項目背景

傳統的拋光加工，一般采用手工打磨，不能適應現代多品種、小批量的生產(chǎn)要求，一般手工作業(yè)不僅費時(shí)費力、工作效率低下，產(chǎn)品一致性差，且操作環(huán)境惡劣，粉塵也嚴重影響工人的健康亟待改進(jìn)。

隨著(zhù)機械工業(yè)的發(fā)展，顧客對產(chǎn)品外形和表面質(zhì)量要求的不斷提高，拋光越來(lái)越廣泛地應用在工業(yè)及民用產(chǎn)品上。采用新型的機器人拋光系統要比普通手工拋光更能保證加工精度，使加工效率大大提高，工人工作環(huán)境得到改善，同時(shí)為復雜空間曲面的加工開(kāi)辟了一條更先進(jìn)的途徑。

行業(yè)工藝流程

行李架工藝流程拋光的加工工藝流程如下，其中手工拋光用于拋產(chǎn)品的兩端頭、機器人拋光用于拋產(chǎn)品的本體：

半成品→拋光前檢驗→手工拋光→機器人自動(dòng)拋光→拋光后檢驗

飾條類(lèi)工藝流程拋光的加工工藝流程如下，其中手工拋光用于拋產(chǎn)品的兩端頭、機器人拋光用于拋產(chǎn)品的本體：

半成品→拋光前檢驗→手工拋光→機器人自動(dòng)拋光→拋光后檢驗

設備布局：包括機械人拋光區、工位器具，工裝區，人工補拋區，產(chǎn)品暫存區，布置合理整體設備符合人機工程設計，詳見(jiàn)平面布局圖。

圖1：行李架拋光機器人示意圖

解決方案

機器人拋光機設備可采用西門(mén)子S7-1500安全型PLC、西門(mén)子觸摸屏12寸屏、G120系列變頻器、V90伺服驅動(dòng)裝置和KUKA機器人制造廠(chǎng)家重載機器人構成，并且采用中央機架擴展配置，該系統完全采用基于PROFINET網(wǎng)絡(luò )的分布式I/O系統，與機器人控制器也采用PROFINET通訊方式，克服了傳統方案的缺點(diǎn)。

PLC 控制系統中S7-1500產(chǎn)品主要特點(diǎn)

1) 西門(mén)子公司新一代S7-1500集成了運動(dòng)控制、工業(yè)信息安全和故障安全功能， 強大的CPU模塊功能可供用戶(hù)使用的充足的資源。

2) 從硬件方面說(shuō)S7-1500PLC的處理速度更快，聯(lián)網(wǎng)能力更強，診斷能力和安全性更高，不僅可節省成本，提高生產(chǎn)效率，而且安全可靠，維護簡(jiǎn)單方便，真正成為工廠(chǎng)客戶(hù)和現場(chǎng)維護人員的控制器。

3) S7-1500PLC的組態(tài)和編程效率更高，信息采集和查看更方便，這也是工程設計人員的福音。由于S7-1500PLC是無(wú)縫集成到TIA博途軟件中，無(wú)論是硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò )連接和上位組態(tài)，還是軟件編程，其操作均簡(jiǎn)單快捷。

系統網(wǎng)絡(luò )結構

機器人拋光機設備的PLC控制系統主要有S7-1500F作為主站，將ET200MP分布式I/O系統、編碼器、變頻器、伺服驅動(dòng)器V90、觸摸屏、機器人控制器集成到安全可靠地PROFINET網(wǎng)絡(luò )中下圖二為網(wǎng)絡(luò )布置圖。

圖2：網(wǎng)絡(luò )布置圖

S7-1500通過(guò)PROFINET通訊控制旋轉工作臺以及旋轉工裝的伺服驅動(dòng)器。

S7-1500運動(dòng)控制功能支持旋轉軸、定位軸、同步軸和外部編碼器等工藝對象，并擁有軸控制面板以及全面的在線(xiàn)和診斷功能，有助于輕松完成驅動(dòng)裝置的調試和優(yōu)化工作。旋轉工作臺以及工裝旋轉采用的是西門(mén)子V90伺服驅動(dòng)器，控制方式采用的是S7-1500通過(guò)PROFINET總線(xiàn)連接驅動(dòng)及編碼器，單個(gè)驅動(dòng)裝置連接示意圖如下圖三，為連接示意圖。 ? ? ?

圖3：S7-1500通過(guò)PROFINET總線(xiàn)連接驅動(dòng)器V90

S7-1500通過(guò)PROFINET通訊控制拋光機的變頻器

拋光機采用的是西門(mén)子G120系列變頻器，控制方式采用的是S7-1500通過(guò)PROFINET總線(xiàn)連接驅動(dòng)器。

S7-1500通過(guò)PROFINET通訊控制拋光機器人

拋光機器人采用的庫卡制造廠(chǎng)家重載機器人，該機為6軸關(guān)節式機器人。以西門(mén)子PLC為核心，結合KUKA機器人 KRC4控制柜設計了PROFINET通訊系統如圖六所示。在該系統中,采用西門(mén)子S7-1500PLC作為主站，KRC4控制柜作為從站用來(lái)控制機械臂的運動(dòng)和狀態(tài)。KRC4控制柜通過(guò)KLI接口與西門(mén)子交換機（SCALANCE）相連接，系統總線(xiàn)采用RJ45插頭的雙絞線(xiàn)。系統工作時(shí)，上級控制器S7-1500PLC通過(guò)外部自動(dòng)運行接口向機器人控制系統發(fā)送機器人進(jìn)程的相關(guān)信息：運行許可，故障確認，程序啟動(dòng)等。機器人控制系統向上級控制器S7-1500PLC發(fā)送運行狀態(tài)與故障狀態(tài)的相關(guān)信息。PC作為組態(tài)和監控的控制器對KRC4控制柜的PROFINET選項進(jìn)行配置，并對PLC進(jìn)行項目組態(tài)和運行狀態(tài)的監控。

圖4： 通訊系統硬件結構

總結：基于PROFINET通訊協(xié)議的系統解決方案可以實(shí)現KUKA機器人、伺服驅動(dòng)器、變頻器以及觸摸屏與西門(mén)子S7-1500PLC的通訊，其通訊速度快，抗干擾能力強，信號十分穩定。通訊連接簡(jiǎn)單，不需要安裝通訊模塊，減少了硬件的配置。并且很好的解決了在實(shí)際工程中經(jīng)常出現的數據傳輸慢、經(jīng)常斷網(wǎng)的問(wèn)題，優(yōu)化了生產(chǎn)線(xiàn)的通訊結構，提高了生產(chǎn)的穩定性和生產(chǎn)效率。