【正文】 樣，不可以任意轉(zhuǎn)動，存在某個方向的極限，機(jī)器人也有它自己的工作范圍，所以在實際軌跡規(guī)劃和示教機(jī)器人時，應(yīng)考慮到機(jī)器人各個部件協(xié)調(diào)工作，減少不必要的損耗，降低故障發(fā)生的幾率。搬運(yùn)機(jī)器人在側(cè)圍線自動化系統(tǒng)中常見的機(jī)器人是搬運(yùn)機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人、落地焊機(jī)器人。單有機(jī)器人還不能組成完整的焊接系統(tǒng)，焊接系統(tǒng)主要有機(jī)器人焊鉗、焊接控制器、輔助設(shè)備（冷卻回路、氣路）組成，可以實現(xiàn)焊接過程中焊接參數(shù)的設(shè)定與自動調(diào)節(jié)，從而可以實現(xiàn)機(jī)器人自動焊接。干涉區(qū)描述： 同一工位的多個機(jī)器人，在工作過程中，需要進(jìn)入到同一個區(qū)域，但在進(jìn)入的先后次序無嚴(yán)格的限定，即：任意一臺機(jī)器人先進(jìn)入，在工藝上都允許（除了影響運(yùn)行時間外），允許使用干涉區(qū)信號對控制機(jī)器人運(yùn)行，防止機(jī)器人之間碰撞。對于有嚴(yán)格的工藝時序的干涉，采用互鎖信號來控制。工位上機(jī)器人的干涉區(qū)是由機(jī)器人工程師借助機(jī)器人軌跡仿真分析軟件和實際軌跡示較過程中綜合分析來得出機(jī)器人工作時的相互干涉區(qū)域，干涉區(qū)確定后可以設(shè)定對兩個機(jī)器人的干涉區(qū)所對應(yīng)的互鎖號，用來在PLC程序中實現(xiàn)互鎖邏輯。互鎖區(qū)域由機(jī)器人工程師劃定，劃定原則是：先劃分出某實體范圍內(nèi)機(jī)器人可能存在的干涉區(qū)域，可以是多個，然后確定某個干涉區(qū)域涉及到的機(jī)器人，然后將此干涉區(qū)域編號為某個互鎖號即可。注意：對于跨實體的單個機(jī)器人而言，在不同的實體的干涉區(qū)域的互鎖號不能重復(fù)。 PSA標(biāo)準(zhǔn)中要求在系統(tǒng)功能分析中提供對干涉區(qū)的互鎖管理表格：例如下圖中：在M1上，機(jī)器人1和機(jī)器人2有第一個互鎖區(qū)域。在M2上，機(jī)器人1，2，3有第二個互鎖區(qū)域，那么互鎖管理表格描述的示例如下：ZoneRobot 1Robot 2Robot 3Robot 4M1iv2iv2M2iv1iv1Iv1M2注意：互鎖號與工作區(qū)域號沒有必然聯(lián)系，互鎖號僅標(biāo)識一個機(jī)械干涉區(qū)域。在PLC中的互鎖邏輯實現(xiàn)如下：在機(jī)器人1的過程處理集合程序段：機(jī)器人2的過程處理集合程序段：在機(jī)器人3的過程處理程序段：機(jī)器人1的輸出集合程序段：機(jī)器人2的輸出集合程序段：機(jī)器人3的輸出集合程序段：為了更好的實現(xiàn)PLC對機(jī)器人工作流程的控制，F(xiàn)ER PSA 200標(biāo)準(zhǔn)中對機(jī)器人進(jìn)行了工作區(qū)域的劃分，每個工作區(qū)域可以對應(yīng)一個或多個機(jī)器人的工作內(nèi)容，每個機(jī)器人最多可以劃分16個工作區(qū)域。例如對于一個既有焊接動作又有搬運(yùn)功能的機(jī)器人R1，我們可以分為如下的工作區(qū)域劃分：功能區(qū)域允許AZ出區(qū)域HZ功能允許進(jìn)入整體區(qū)域 實體4 PLA359111出 整體區(qū)域 實體4 PLA3591允許焊接22出焊接區(qū)域,焊接完成允許在實體4 PLA3591上取件33零件已接觸,等待夾具夾頭打開允許機(jī)器人帶件離開44機(jī)器人離開，取件完畢焊接回PEO位55PEO已到達(dá)允許進(jìn)入整體區(qū)域 實體6 MSR359366出 整體區(qū)域 實體6 MSR3593允許在實體6 MSR3593上放件77零件已放置允許機(jī)器人離開88機(jī)器人離開,放件完畢放件回PEO位99PEO已到達(dá)AABBCCDDEEFF授權(quán)返回PEOGG出返回PEO軌跡對應(yīng)的機(jī)器人R1的工作軌跡示意圖如下：其中PLC還需向機(jī)器人發(fā)送循環(huán)碼，循環(huán)碼代表不同的車型，機(jī)器人通過循環(huán)碼來決定自己在某個區(qū)域內(nèi)焊槍所移動的軌跡以及點(diǎn)焊的位置、電流的大小等輸出信息。因為不同的車型在相同的工作區(qū)域內(nèi)其移動軌跡是不同的。機(jī)器人自身的協(xié)調(diào)運(yùn)動有機(jī)器人控制器，即機(jī)器人的大腦實現(xiàn)，可以通過示教器輸入相應(yīng)的控制程序或手動示教機(jī)器人軌跡，控制機(jī)器人完成某些任務(wù)。然而機(jī)器人的工作流程和工作內(nèi)容受PLC控制，機(jī)器人根據(jù)PLC發(fā)出的工作區(qū)域許可命令進(jìn)入某個區(qū)域完成制定的工作任務(wù)。其整個控制過程大致如下：1） PLC發(fā)送循環(huán)碼及工作區(qū)域許可命令；2） 機(jī)器人開始作業(yè)，并由原點(diǎn)移動至打點(diǎn)位置，期間會將自己的進(jìn)入?yún)^(qū)域狀態(tài)反饋給PLC，并且待工作完成后，將工作完成狀態(tài)發(fā)送至PLC；3） PLC根據(jù)工作流程繼續(xù)向機(jī)器人發(fā)送下一個工作區(qū)域許可命令；4） 機(jī)器人繼續(xù)完成下一個工作區(qū)域?qū)?yīng)的工作任務(wù)，以此類推，直至完成所有的工作流程中的工作區(qū)域命令并將完成狀態(tài)反饋給PLC，等待下次作業(yè)。（DCS）在焊裝車間，機(jī)器人工作時，其移動速度非常快，如果有人員誤闖入機(jī)器人工作區(qū)域內(nèi)，就會產(chǎn)生機(jī)器人對人員的身體傷害甚至造成死亡。大部分機(jī)器人是在有安全門封閉的小島內(nèi)工作，只要安全門被打開，通過安全門的安全繼電器切斷機(jī)器人的使能，機(jī)器人就可以立即停止工作，從而保護(hù)人員不受傷害。在一些有操作員上件的工位，由于需要人員將工件搬到加工工位，而工位正是機(jī)器人工作的區(qū)域，所以需要增加安全光幕，雷達(dá)掃描，安全地毯，安全門鎖等輔助安全設(shè)備進(jìn)行安全識別。PSA對機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)中要求機(jī)器人必須具備DCS（雙回路安全）安全設(shè)計。在DCS安全回路設(shè)計中要求機(jī)器人具有XSIN、XSOUT的安全回路和XSFSE的安全回路，都是雙通道檢測的，PLC系統(tǒng)中的繼電器觸點(diǎn)使用具備雙通道檢測的安全繼電器觸點(diǎn)。XSIN、XSOUT的安全回路如下圖示意：FSE的安全回路如下圖示意：在焊裝車間側(cè)圍線自動化系統(tǒng)中對機(jī)器人的工作調(diào)度室比較復(fù)雜的，這時因為側(cè)圍線的各工位并不是像其他車身線的純流水線的工位，而是各工位間相互影響，相互關(guān)聯(lián)的。例如為了有的機(jī)器人是跨工位進(jìn)行工作，所以一個資源需要在多個工位進(jìn)行調(diào)度，而且根據(jù)情況不同，機(jī)器人的工作內(nèi)容還有所不同。例如M3M4側(cè)圍線焊裝中機(jī)器人R7即扮演搬運(yùn)機(jī)器人，還有落地焊動作，同時如果有導(dǎo)出請求時，還要將工件轉(zhuǎn)移到導(dǎo)出工位的滾床上，所以調(diào)度的邏輯比較復(fù)雜。為了節(jié)省機(jī)器人的數(shù)量，通常一個機(jī)器人需要承擔(dān)兩個工位的焊接任務(wù)，但其中一個工位是自由加工模式，例如機(jī)器人R9，這就要求機(jī)器人R9要合理承擔(dān)兩個工位的任務(wù)，即任務(wù)不能有沖突，同時還得保持高效率的運(yùn)作，調(diào)度程序有一定的難度。另外，只要機(jī)器人有焊接工作，就會涉及到修磨和更換電極帽。當(dāng)焊接控制器對焊槍進(jìn)行焊接計數(shù)，并且技術(shù)達(dá)到規(guī)定值后就會給機(jī)器人發(fā)送修磨或更換電極帽的服務(wù)命令。此時如果機(jī)器人正在工作中，PLC邏輯中是不會向機(jī)器人發(fā)送允許修磨或更換電極帽的許可，當(dāng)機(jī)器人完成當(dāng)前循環(huán)的內(nèi)容后，PLC方可發(fā)送允許機(jī)器人修磨或更換電極帽的許可，這時機(jī)器人工程師需要特別注意機(jī)器人修磨或更換電極帽的軌跡是否和其他正在工作的機(jī)器人的軌跡有干涉，這也是經(jīng)常忽略的安全項。如果對此干涉區(qū)疏忽，則可能引起機(jī)器人間的碰撞，導(dǎo)致設(shè)備損壞。此外，可以把工作循環(huán)中的焊點(diǎn)數(shù)量大致相近的若干個機(jī)器人歸為一組，可以在HMI上實現(xiàn)該組機(jī)器人集中進(jìn)行修磨或更換電極帽的動作，這樣比較高效率的對機(jī)器人進(jìn)行集中維護(hù)，可以節(jié)省由于某個機(jī)器人進(jìn)行修磨或更換電極帽而引起的整體加工節(jié)拍的損失。PLC中子程序Services_Centralises_robots（機(jī)器人的集中服務(wù)）管理與機(jī)器人集中服務(wù)有關(guān)的視圖的控制及動畫： 171。 5022: SERVICES_CENTRALISES_ROBOTS 187。, 171。 5024: SERVICE_ROBOT_REPLI 187。PLC對機(jī)器人的控制主要包括如下三個功能塊：1） DIAL4_rob：含有在診斷緩沖區(qū)里由DFB管理的報警的記錄的機(jī)器人診斷及標(biāo)準(zhǔn)DFB（16個區(qū) – 255個循環(huán)代碼）2） Camp_robt：這個DFB管理“Service A（修磨）”、“Service B（電極更換）”或“Repli”工作任務(wù)的請求，既可以用于自動運(yùn)動，也可以用于手動運(yùn)動。這個工作任務(wù)的請求被發(fā)送到與已經(jīng)在工作任務(wù)中的機(jī)器人屬于同一個組的每一個機(jī)器人3） SCAN：這個DFB對于171。 機(jī)器人集中服務(wù) 187。型的服務(wù)的管理是必要的。這個DFB只被實例化一次，且被用在由SR1提供的標(biāo)準(zhǔn)子程序里（實例的名稱：Scan1）。這個DFB可以在開始工作任務(wù)之前，計算機(jī)器人的數(shù)量，以便確認(rèn)所有作用于一個相同的工作任務(wù)的機(jī)器人都已正常啟動且被用于已啟動的工作任務(wù)。所有上述機(jī)器人的自動化技術(shù)設(shè)計均以PSA的機(jī)器人技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)文檔《ferpsa200 v11 Dialogue APIRobot 2011626》為依據(jù)，另外關(guān)于機(jī)器人的接口及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)文檔《11042904PSA_FER_016_V6》、《PSA_FER_018_V6》、《PSA_FER_020_E10_bilingue OK》均需要參考。6分布式IO設(shè)備及現(xiàn)場傳感器由于焊裝自動化生產(chǎn)線的現(xiàn)場傳感器，大部分都位于不同的操作工位上，為了方便的接入各種現(xiàn)場傳感器的信號（例如夾具氣缸的位置接近開關(guān)，氣動閥島的電磁閥輸出等），且避免更多的現(xiàn)場布線電纜，我們都采取總線式的分布式IO來采集和控制現(xiàn)場傳感器和氣動閥島信號。這些分布式IO按防護(hù)等級可分為IP67和IP20等不同的系列產(chǎn)品。分布式IO應(yīng)用主要是為現(xiàn)場的焊裝夾具的控制做服務(wù)。焊裝夾具是焊裝工裝的重要組成部分，是焊裝件的定位和夾緊裝置。它在焊接過程中確保車身形狀、尺寸、精度符合產(chǎn)品圖樣技術(shù)要求，同時焊裝夾具的自動化程度還是影響車身產(chǎn)能的關(guān)鍵因素。夾具一般分為定位夾具和不含夾具，定位夾具分布于每一工位上，起定位支撐夾緊工件用；補(bǔ)焊夾具裝夾板件用。典型的白車型焊裝夾具如下圖所示，一般由指甲、夾緊元件（氣缸）、壓板及定位板組成，有的還帶有定位銷。 現(xiàn)場分布式IO都是采用工業(yè)總線進(jìn)行通信擴(kuò)展的，目前在汽車自動化生產(chǎn)線，施耐德提供FIPIO總線擴(kuò)展IO模塊、EtherNet TCP總線擴(kuò)展模塊。其他廠家如 AB公司提供DeviceNet的總線擴(kuò)展IO模塊和西門子公司提供的Profibus DP總線通信IO模塊等。但目前的主流總線應(yīng)用趨向于基于以太網(wǎng)的EtherNet TCP總線擴(kuò)展模塊。 FIPIO總線FIPIO總線是一種由總線仲裁器管理的總線，它有著通信穩(wěn)定性好且通信速率高等優(yōu)點(diǎn)，通信速率可達(dá)1Mbit/s, 對通信電纜為屏蔽雙絞線或光纖（通過中繼器或轉(zhuǎn)發(fā)器）。信息處理機(jī)制：n UniTen 周期性數(shù)據(jù)交換n 應(yīng)用到應(yīng)用n 遠(yuǎn)程I/O透明交換要求的PLC處理器類型： 所有Primium處理器及Atrium協(xié)處理器該網(wǎng)絡(luò)采用分段模式（Section），每個網(wǎng)段最多不超過32個設(shè)備，總設(shè)備個數(shù)不超過128個，可以通過專用的FIPIO電中繼器或光中繼器來擴(kuò)展FIPIO網(wǎng)絡(luò)的段數(shù)。通過中繼器的最大可通信長度可達(dá)1000~15000米。FIPIO的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下：我們經(jīng)常用的FIPIO總線的分布式IO模塊是Momentum 分布式IO以及具備IP67防護(hù)等級的密封式現(xiàn)場分布式IO TSX EFF/ESF/EMF系列模塊。FIPIO總線上有四種類型的IP67密封I/O模塊：l 24V IEC 類型2八通道輸入模塊：TSX EEF 08D2l 24V IEC 類型2 十六通道輸入模塊：TSX EEF 16D2l 8路輸入IEC類型2 混合模塊，：TSX EMF 16DT2l 八路輸出24V、2A晶體管模塊：TSX ESF 08T22IP67 分布式IO的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下：常用的FIPIO電氣連接件：1）TSX EF ACC99 分支盒 可以執(zhí)行3種功能: 連接24VDC電源、創(chuàng)建IP67分支、連接編程終端2）TSX EF ACC6 電中繼器 可以執(zhí)行3中功能：創(chuàng)建新的FIPIO總線段、作為中繼延長通信距離、可作為FIPIO總線的HUB進(jìn)行總線擴(kuò)展3）TSX FP ACC2/12 SUBD型連接器，可用于連路連接或分之連接4）TSX EF ACC7 IP67 M23型線路終結(jié)器，根據(jù)用途在線路的一端或兩端（凸型用于直接連接）5）TSX FP ACC7 普通線路終結(jié)器 IP20線路終結(jié)器，根據(jù)用途安裝在線路的一端或兩端6）TSX FP CP IP67 Fipio主電纜7） TSX FP CC Fipio分支電纜，用于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和建筑物內(nèi)部。自由線兩端配備IP67 M23型TSX CF01/02和TSX CM 01焊接連接器8）TSX FP CA Fipio主電纜，用于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境和建筑物內(nèi)部。自由線兩端配備IP67 M23型TSX CF01/02和TSX CM 01焊接連接器 在現(xiàn)場的Fipio總線中，由于大部分IO是IP67防護(hù)等級，所以通信接口均采用M23的密封連接形式，現(xiàn)場的連接示意圖如下： Ethernet TCP/IP總線對于焊裝自動化系統(tǒng)，現(xiàn)場傳感器是整個控制系統(tǒng)動作的信號依據(jù)，所以現(xiàn)場傳感器可以說是整個控制系統(tǒng)的神經(jīng)分布，傳感器的選型、安裝、調(diào)試也是整個系統(tǒng)的重要組成部分。 傳感器的分類：1） 感應(yīng)式接近開關(guān)：對于這種類型的傳感器，考慮以下參數(shù)：檢測距離：這個檢測距離是為一個具有和檢測器的正立面相同的表面的目標(biāo)對象定義的，且其厚度要大于1mm。使用環(huán)境：應(yīng)該注意使用環(huán)境，它可能會產(chǎn)生多余的感應(yīng)檢測（側(cè)面相臨的檢測器，面對面的檢測器，背景效應(yīng)，附近的金屬，…）。相同形式但不同商標(biāo)的接近開關(guān)的互換性在這種特性下不能得到保證保證其互換性:不要使用增加檢測范圍的感應(yīng)式接近開關(guān)。對于圓柱形式的接近開關(guān)，使用可埋入金屬中的型號。電磁影響：檢測器可能受到來自由強(qiáng)電流產(chǎn)生的電磁感應(yīng)的影響，例如在焊接時。導(dǎo)體附近的磁場的強(qiáng)度值由以下理論公式計算：[A]B[mT] = R[mm]其中： I = 導(dǎo)體中的電流 r = 到導(dǎo)體中心的距離 B = 電磁感應(yīng)2） 光電元件 對于這種類型的傳感器，例如光電對射，光幕，光柵等，考慮以下參數(shù)：確定較大尺寸的檢測范圍值（增益），以考慮贓物的影響問題。偏向于選用有極性的光反射型的光電元件（安裝更簡便，檢測范圍更大且沒有檢測干擾）。3） 機(jī)械