噴涂機器人控制系統及其組件全解析
表面處理網訊一流的涂裝設備可以有效地保證汽車涂裝的質量和效果作為優秀的民族品牌奇瑞汽車公司從一開始就非常注重先進技術的學習和引進杜爾RP6型噴漆機器人讓奇瑞汽車更加的可靠和多姿多彩
汽車涂裝在普通眼中也許只是讓汽車變得更美麗多彩其實不然由于汽車制造中大批量的使用金屬材料而金屬材料的腐蝕會給汽車帶來很大的安全隱患所以汽車涂裝的本質作用是要為汽車提供可靠的防腐蝕保護而在涂裝工藝中噴漆機器人的使用可以說為實現高效高質量的涂裝提供了很好的幫助噴漆機器人在涂裝車間是比較復雜的設備之一也是涂裝車間的關鍵設備一般來說占到涂裝車間的設備總投資的16%～30%左右
因此涂裝工藝是汽車制造過程中的重要一環而對于這一環節的考評通常是基于性能指標和裝飾指標性能指標是指汽車的油漆層具有的硬度耐酸堿性等裝飾指標是指汽車油漆層的色澤均勻光亮度鮮艷度等源自于世界一流涂裝設備供應商的杜爾RP6型噴漆機器人憑借其具有的先進自動控制系統為奇瑞汽車實現優質高效地涂裝貢獻一臂之力
機器人控制網絡結構
1通過工業以太網連接的部件及功能
□站控制器（SIEMENSPLCS7416F-2）
用于整個工作站的控制包括過程控制安全控制機器人系統與其他系統（機械化系統熱工系統消防系統）互鎖噴涂車身數據信息（車型顏色等）管理等
□監控PC
用于整個站的監視和控制可以顯示機器人噴涂仿行制作和管理機器人以及整個站的運行狀態和位置維護維修機器人界面等信息
□機器人控制器ECORC2（每臺機器人均有此控制器）
用于機器人運動以及計量泵控制管理高壓發生器的控制機器人氣動閥組控制等
□中央控制室
中央控制室可以監視機器人站的運行狀態同時在分布在車間現場的9臺EMOS（equipmentmonitorandoperatesystem）也有相同的功能為生產人員以及設備人員提供相關信息從而可以及時發現并解決問題
□編程和監控PC
在現場比較方便的監視和控制機器人可將機器人的相關程序下載到相應的控制器內也可通過其他協議（PROFIBUS）連至相應的控制器進行監控｜
2PROFISAFE連接的部件（控制器是STATIONPLCS7416F-2）
□控制器（STATIONPLCS7416F-2）
利用PROFISAFE協議將控制安全相關信息（例如消防互鎖信號輸送互鎖信號熱工系統的噴漆室通風等）的從站連接起來在出現與安全有關的問題時可保證機器人進入安全狀態或保持為安全模式
□運動控制器（ECORC2）
與PROFISAFE主站控制器保持通訊并作為PROFISAFE從站
□各PROFISAFE從站
用于機器人站相關信息的輸入和輸出如機器人站入口從站機器人站出口從站和操作臺從站等
□中繼器
PROFISAFE信號由于距離較遠造成信號衰減通過中繼器對信號進行放大從而可以連接其后的從站
3SERCOS連接的部件（控制器為ECORC2）
□控制器（ECORC2）
由于機器人6個運動軸和1個計量泵的運動控制具有高度實時性高精度同步性的要求因此采用SERCOS（串行實時通信協議）這是一個專門用于在工業機械電氣設備的控制單元與數字伺服裝置及可編程控制器之間的串行實時通信的國際標準（IEC61491）
□伺服電機控制器（包括6個軸和1個計量泵）
SERCOS控制器發送相應的指令至伺服電機控制器通過伺服電機來實現運動
4DDL連接的部件
運動控制器為ECORC2DDL作為PROFIBUS網絡的下一級網絡主要是用于氣動閥組及比例閥的控制
□輸入模塊和輸出模塊
現場信息通過此模塊輸入至控制器并可將控制器的輸出至相應的元器件或設備
□比例閥
主要用于控制壓縮空氣的流量（整形空氣1和2馬達空氣）將計量功能集成在比例閥內即可實現壓縮空氣流量的閉環控制
控制系統使用協議
1工業以太網
工業以太網是指其在技術上與商用以太網（IEEE802.3標準）兼容但材質的選用產品的強度和適用性方面能滿足工業現場的需要具有以下優點
□應用廣泛支持多種編程語言
□軟硬件資源豐富方便實現各種配置
□易與Internet連接實現辦公自動化網絡與工業控制網絡的連接
工業以太網可持續發展的空間巨大目前工業以太網以其特有的低成本高實效高擴展性及高智能性的優勢得到了快速發展并在發展中不斷完善
為了防止因眾多廠商研制和開發工業以太網技術造成該技術標準眾多兼容性差的問題國際社會已經開始制定工業以太網標準
借助以太網和通信技術的突飛猛進工業以太網技術已經開始向實時工業以太網和無線工業以太網的方向發展并將在未來成為工業網絡中的主流技術｜
2現場總線PROFIBUS協議
PROFIBUS是作為德國國家標準DIN19245和歐洲標準PREN50170的現場總線以ISO/OSI模型為參考由PROFIBUS-DPPROFIBUS-FMSPROFIBUS-PA組成
□DP型用于分散外設間的高速傳輸適合于加工自動化領域的應用
□FMS為現場信息規范適用于紡織樓宇自動化可編程控制器低壓開關等一般自動化
□PA型則是用于過程自動化的總線類型它遵從IEC1158-2標準
PROFIBUS支持主從系統純主站系統多主多從混合系統等幾種傳輸方式主站具有對總線的控制權可主動發送信息對多主站系統來說主站之間采用令牌方式傳遞信息得到令牌的站點可在一個事先規定的時間內擁有總線控制權按PROFIBUS的通信規范令牌在主站之間按地址編號順序沿上行方向進行傳遞主站在得到控制權時可以按主從方式向從站發送或索取信息實現點對點通信
PROFIBUS的傳輸速率為96～12kbps最大傳輸距離在12kbps時為1000m15Mbps時為400m可用中繼器延長至10km其傳輸介質可以是雙絞線光纜最多可掛接127個站點
3現場總線PROFISAFE協議
PROFIBUS因其擁PROFISAFE故障安全技術解決方案而成為唯一能夠滿足制造業（采用RS485和光纖傳輸技術）和過程工業自動化（采用MBP-IS即曼徹斯特編碼一總線供電和本質安全傳輸技術原名IEC61158-2）故障安全通信要求的現場總線
PROFISAFE使標準現場總線技術和故障安全技術合為一個系統即故障安全通信和標準通信在同一根電纜上共存節約了成本也便于日后改建
過程工業自動化要求采用冗余來提高設備的使用率PROFISAFE則采用單信道通信結構的方法實現上述要求單信道故障安全可編程控制器可以達到SIL3這種通信結構原則上也可以執行標準自動化任務如診斷參數設置服務器等
4SERCOS協議
SERCOS（串行實時通訊協議SerialReal-timeCommunicationSpecification）是一種專門用于在工業機械電氣設備的控制單元與數字伺服裝置及可編程控制器之間實現串行實時通訊的國際標準
目前SERCOS是唯一的運動總線標準對于具有高實時性和高性能要求的開放式控制系統控制器和驅動器間的運動控制接口是關鍵的部件而SERCOS接口包含了在多供應商環境下確?？刂破骷嫒菪院突ゲ僮餍运匦璧娜恳幎?span id="u0ecqqq" class="myIcon">
SERCOS數字運動控制接口提供了高度實時性高精度同步并且具有配置和訪問多達400多個不同的驅動器參數的能力
SERCOS的主要特點采用光纖作為通信介質強大的通信能力極高的開放性經濟可靠的分布式控制支持高速高分辨率的數據通信支持輸入/輸出控制具有高度的靈活性｜
機器人控制器及其組件
SIEMENS和機器人運動控制器ECORC2是兩個主要的控制器
1站控制器（SIEMENSS7416F-2）
故障安全型系統主要用于對人身機器或環境必須保證安全的場合當發生錯誤或故障時故障安全型控制器進入安全狀態或保持為安全模式將標準的過程自動化和安全組合在了一個單系統內中央控制器與安全有關的I/O以及標準的I/O之間的有關安全的通信和標準的通信均通過PROFIBUSDP和PROFISAFE行規實現
2機器人控制器ECORC2
專為往復機機器人等運動和控制研發的控制器
此控制器所控制的部件有機器人的各個軸計量泵和高壓發生器等其組成部件如下
□機架（CR092Housing/Rack）
CR092設計用于支持所有的插入式模塊背板總線安裝在機架背面的下半部分并帶有插入式模塊多極性插槽IEB1（擴展總線）總線安裝在上半部分相對于背板總線具有三個多極性接口
機架上共有10個導軌和插槽其中S0用于電源模塊S9用于總線終端模塊剩余插槽用于（S1～S8）
□電源模塊（PS244PowerSupplyModule）
該輸入為直流24V輸出為直流5V（用于給插入式模塊提供內部工作電壓）并有±15V和12V可選模塊設有極性相反保護過電壓和過電流保護同時設有復位信號可以用于復位模塊
□CPU（CU313CPUModule/Processor）
用于控制所有連接的硬件由于ECORC2不支持熱插拔功能因此在從機架上將模塊取下來時一定要先將電源關閉
□通信模塊（SC102CommunicationModule）
通過擴展的總線連接CPU這些增加的模塊需要比較長的插槽因此不能安裝在CU313模塊內而應該分別安裝在現場總線主站模塊（上部）編碼器接口模塊（中部）現場總線從站模塊（下部）的三個插槽內現場總線可以是InterbusPROFIBUS或者DeviceNet等
□輸入模塊（DI325DigitalInputModule）
用于檢測外部電壓信號檢測的范圍18～30V必須設定硬件的地址而且要特別注意硬件地址是否和軟件地址相同若兩者不同則邏輯上認為不存在硬件地址的設置是通過在模塊后部的旋轉開關來實現的可以設置的范圍為0-F通過J1跳線地址可以到0-1F
□輸出模塊（DO321DigitalOutputModule）
用于控制不同的外圍輸出地址模塊設有短路過流和斷線檢測保護輸出模塊的地址設置如上
□示教儀
用于機器人程序的生成和管理示教盤必須與ECOSCREEN結合起來使用操作模式的選擇驅動的釋放選擇和取消選擇單個軸的運動連接和取消連接控制電壓等都是通過它來實現的但要注意如果幾個機器人配置一個示教盤基于安全的考慮要確保旁路開關必須首先按下并在連接器移走和旁路連接器插上之前一直保持這個狀態
結語
隨著汽車工業的發展先進的汽車涂裝技術和設備在我國得以快速應用目前在我國安裝的涂裝設備的水平已經有了很大進步制造業的發展離不開先進的加工設備對于這些先進設備的理解和掌握不僅可以提高生產線的加工效率改善產品的加工質量和員工的工作環境同時對于我國的制造業發展也是非常有利的
