此項目采用的是一臺可移動的懸掛式噴涂6軸機器人，它安裝在3自由度直角坐標變位天車上，可以在噴房范圍內（噴漆房內尺寸：L30m×W9m×6.5m）進行前后、左右、上下及旋轉等多個自由度的運動，機器人的手臂上帶有一支噴槍，能實現對大型復合材料工件外表面涂裝涂層的噴涂作業(yè)。

懸掛式機器人噴涂系統(tǒng)組成

懸掛式機器人噴涂系統(tǒng)由總控系統(tǒng)、天車系統(tǒng)（懸掛行走機構）、機器人系統(tǒng)、智能供漆系統(tǒng)以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成，系統(tǒng)網絡圖：

天車系統(tǒng)包括：1套縱走機構（X軸）、1套橫走機構（Y軸）、1套升降機構（Z軸）和電氣伺服驅動系統(tǒng)，還有用于維修和檢測的走臺等附屬設施。

智能供漆系統(tǒng)由虹吸管、隔膜泵、物料罐、過濾器、2KS、調壓器、空打保護器等組成一套完整的供漆系統(tǒng)，是噴涂系統(tǒng)的重要組成部分，其承擔著從原料供應到原料調節(jié)預混配比等重要的作用，是執(zhí)行機構的必要前提。物料包含油漆、固化劑和清洗劑。

項目選用的是史陶比爾（Staubli）TX250系列6軸機器人，也是最新款的機器人。整個機器人系統(tǒng)由3個部件組成，包括控制器CS8C、機械手臂（Arm）以及手動示教盒（Manualcontrolpendant，MCP）。

控制系統(tǒng)架構

此套系統(tǒng)的總控系統(tǒng)控制器采用西門子S7-1500PLC作為主控制器，WinCCProfessionalV13SP1作為上位機操作畫面，TP1200作為操作面板，天車、機器人和供漆系統(tǒng)分別采用S7-1200作為控制器。S7-1500總控系統(tǒng)通過PROFINET總線與噴涂機器人系統(tǒng)、供漆系統(tǒng)和懸掛行走系統(tǒng)通訊，完成系統(tǒng)整體控制，實現對系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控及操作，保證對整個工件的連續(xù)噴涂。

控制系統(tǒng)實現的功能

懸掛式機器人噴涂系統(tǒng)可以實現對天車系統(tǒng)和機器人噴涂系統(tǒng)的單獨進行操作。在現場天車可以通過操作屏TP700進行操作，分別對X、Y和Z軸伺服電機進行上電、零點校準、絕對定位等。

供漆系統(tǒng)的現場屏TP700可以顯示油漆液位、清洗劑液位、固化劑液位、管路壓力、電磁閥狀態(tài)、流體調壓器狀態(tài)、2KS系統(tǒng)各種油漆的自動配比情況、氣動泵以及防空打保護器等。

機器人系統(tǒng)的現場屏TP700顯示X、Y、Z、RX、RY、RZ六軸移動情況?，F場示教盒可對機器人進行離線軌跡規(guī)劃等。

總控制系統(tǒng)包括現場控制系統(tǒng)和遠程控制系統(tǒng)兩套組成。現場控制系統(tǒng)能通過總線與機器人系統(tǒng)、懸掛行走系統(tǒng)和供漆系統(tǒng)通訊，完成系統(tǒng)整體控制，對整個工件的連續(xù)噴涂；遠程控制系統(tǒng)主要實現對系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控及操作。

總控制系統(tǒng)能夠對分系統(tǒng)進行控制及狀態(tài)顯示。可對供漆系統(tǒng)自動進行換色、加料、清洗等操作?？蓪覓煨凶邫C構運動過程中產生的誤差進行修正。

噴涂工藝流程及控制的技術要點

懸掛式機器人噴涂系統(tǒng)噴涂工藝流程如下：

首先天車系統(tǒng)、供漆系統(tǒng)和噴涂系統(tǒng)準備就緒，工件進入指定位置，并定位→系統(tǒng)檢測工件實際位置→坐標擬合→示教（手動調試程序）→啟動運行，總控讀取噴漆“工件數據”，發(fā)噴涂“軌跡號”和噴涂“配方確認”信號給機器人噴涂系統(tǒng)→機器人噴涂系統(tǒng)讀取噴涂“軌跡號”和顏色“配方號”→機器人噴涂系統(tǒng)確定是當前噴涂配方，則給總控發(fā)出位置1的“噴涂申請”信號→懸掛系統(tǒng)三軸分別到達指定位置，發(fā)“天車已到噴涂位置”信號給總控→2KS混合，機器人開始自動噴涂（調用噴涂程序1）

→噴涂工件1號區(qū)域，噴涂完成，機器人回到HOME位后停止，并給總控發(fā)“噴涂完成”信號→總控讀取“噴涂完成”信號，變換工件指針，指向2號區(qū)域工件數據，發(fā)噴涂“軌跡號”和噴涂“配方確認”信號給機器人噴涂系統(tǒng)→機器人噴涂系統(tǒng)讀取噴涂“軌跡號”和顏色“配方號”→機器人噴涂系統(tǒng)確定是當前噴涂配方，則給總控發(fā)出位置2的“噴涂申請”信號→懸掛系統(tǒng)三軸分別到達指定位置2后，發(fā)“天車已到噴涂位置”信號給總控→2KS混合，機器人開始自動噴涂（調用噴涂程序2）→噴涂工件2號區(qū)域，噴涂完成后，機器人回到HOME位后停止……

按上述程序分別噴涂工件3號區(qū)域，4號區(qū)域……n號區(qū)域，直至完成工件的全部噴涂任務→機器人回零位（HOME點），天車回到原始位置，工件下線。

為了完成對整個工件的連續(xù)噴涂，直至天車回到原始位置，總控的S7-1500控制器作為整個系統(tǒng)最為關鍵的核心部件，協調控制天車和機器人系統(tǒng)的工作。手動示教調試機器人程序時，要把工件在每個區(qū)域的天車X、Y、Z坐標值、機器人的軌跡號要手動記錄下來，通過在總控的操作屏TP1200或者在中控的工控機上輸入，存入總控S7-1500PLC的數據塊里，系統(tǒng)自動運行時，再自動一步一步按照工藝順序調用已經存入的數據。

由于工件種類多，不同工件劃分的區(qū)域大小是不一樣的，而且每個區(qū)域是多個數值，存儲數據的DB塊是數據的嵌套，即為多重數組，所以DB塊的大小要開辟足夠大，才能滿足生產要求?？偪厝暨x擇普通的S7-300/400PLC用STEP7編程方式實現數據的存儲和讀取有一定的困難，故選擇S7-1500PLC采用TIA博途的SCL編程方式實現此功能，更加方便和容易。下面介紹實現過程。

工件工藝數據表的建立過程

⑴.在TIA博途V13SP1編程軟件下，添加一個新的“PLCdatatypes”（相當于Step7里建立的用戶自定義DB塊），命名為“工件配方”，在里面添加“天車X坐標”（定義為整數數據類型）、“天車Y坐標”（定義為整數數據類型）、“天車Z坐標”（定義為整數數據類型）和“機器人軌跡號”（定義為字節(jié)數據類型），外加兩個備用數據，防止以后客戶提出增加新功能時用，“油漆配方號”（定義為Word數據類型）和“油漆流量”（定義為整數數據類型），現在這兩個數據是在畫面上直接輸入，供漆系統(tǒng)直接接收的。

⑵在博途的程序文件下添加全局類型的DB塊，數據號為8，名稱為“工件工藝表1”，打開該數據塊，在里面添加名稱為“工件數據”，數據類型是以上面建立的數組“工件配方”的為類型，范圍是1到200的數組。

這個方案使用西門子S7-1500PLC與TIA博途軟件，S7-SCL語言在編程過程中得到大量的應用，相對于西門子PLC的其它類型編程語言而言，SCL在多重數組數據處理中優(yōu)勢明顯，要求循環(huán)使用的控制任務更方便，不僅程序量小，而且不易出錯，調試周期大大縮短，總體來說，采用S7-1500系列PLC在項目開發(fā)進程中，縮短了設計和調試周期，改進了設備調試的方法和效率，是工業(yè)裝備研發(fā)制造的一大利器。

責任編輯：xj

原文標題：史陶比爾噴涂機器人與控制器結合方案

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