基于FMS的机器人与数控机床的控制策略

张松林

摘 要：该文主要是提出三菱机器人、数控机床及西门子PLC的组合控制策略及实施，实现PLC网络控制，机器人精度操作及数控加工的无人化的工业加工流程，提高了企业的自动化水平、加工精度及加工效率。

关键词：FMS 三菱机器人 机器人与数控 控制策略

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0044-01

目前，FMS（柔性制造系统）是一组自动化工业设备、数控机床等有机结合的一套完整的系统，由于其系统的灵活性及工业控制不断发展的要求，该设备在工业控制中的地位越来越高。随着人力成本的上升，与其他新兴经济体的竞争加剧，我国企业转向以技术提高生产率，工业机器人也就不断的进入到工业加工领域，据2013年统计，中国购买的机器人占全球的1/5（36560台），首度超过日本，同比增长60%。可想而知机器人的应用越来越重要，所以本文就三菱机器人与数控机床及西门子PLC的组合策略进行分析及实施方案。

1 方案论证

整体设计方案如图1。

上位机发出指令给PLC后由PLC对数控1、数控2及机器人进行协调操作，实现无人化流程作业，并能提高效率和加工质量。若数控加工工位比较少可以采用机器人和数控直接联系的方式，但该方法的联网难度比较大，可扩展性差，所以建议采用机器人和数控工位的联络用PLC来中转并能提供上位机相关系统工作信息及下位机的控制点。上位机通过以太网对PLC发出加工指令，PLC收到指令后通过伺服电机控制滑轨运动到零点位置，复位三菱机器人开始做加工准备。

2 硬件设计

根据上面的方案采用图2的硬件设计和选型。

Wincc组态通过TCP/IP和带有CP243模块的西门子PLC226xp通信，并通过PLC来与运动滑轨，机器人，数控车床及数控铣床通信来完成整个的加工过程，该设备的加工精度依靠数控，该系统的机器人主要是替代人的工作岗位。

3 软件的设计

三菱机器人RV-3sd-S70的编程环境采用简单易编程的MELFA-BASIC-V语言。程序的设计主要包含PLC的通信信息处理及控制程序，车床的准备和完成加工的信号输出程序及机器人程序，车床及PLC进入我国比较早并比较成熟，本文就PLC及车床的程序不在赘述，重点解析下机器人的程序。机器人从程序到自动化运行为止一般是按照以下7步完成：

（1）确定机器人的动作顺序—— 确定机器人的动作位置；（2）确定动作位置的名称—— 确定机器人的动作位置变量名；（3）确定输入输出信号的功能编号—— 确定连接和连锁信号的编号；（4）创建程序—— 使用T/B进行程序的输入、创建等；（5）位置的示教—— 将程序中使用的位置数据示教至机器人中；（6）调试—— 通过单步运行确定机器人的动作是否正确并修改；（7）自动运行—— 自动运行程序。

通过上面的步骤就能调试完成软件部分内容，针对该文机器人的程序主要有主程序就4个子程序完成整个流程（所有的P点坐标都是通过示教模式读取）。

主程序代码如下：

Ovrd 30'30%的运动速度；HOpen 1 '打开机器手爪；Mov p0'移动到初始位置（零点）；M_Out（17）=1'机器人准备完成；*loop跳转位置名称；Mov p0确定移动到初始位置；M_Out（17）=1'机器人准备完成；If M_In（24）=1 Then *cheshang '车床上料；If M_In（9）=1 Then *fanzhuan '车床第一次加工完成，进行第二次加工；If M_In（8）=1 Then *chexia '车床下料；If M_In（25）=1 Then *xishang '铣床上料；If M_In（12）=1 Then *xixia '铣床下料；GoTo *loop 跳转到*loop位置进行重复子程序主要有*cheshang，*fanzhuan，*chexia，*xishang组成，*cheshang及*xixia完成，它的工作过程是工件到位是发给机器人24号输入信号，机器人按照这个程序放置到车床夹具上加工。完成后车床发出信号给机器人9号输入后执行*fanzhuan来实现工件翻转后放入夹具再次加工；翻转加工完成车床发出信号给机器人8号输入，机器人就开始执行*chexia子程序，它是完成把工件重车床送到传送带上送至铣床位置附近；工件到铣床位置时就发出信号给其家人25号输入，机器人就开始吧工件送到铣床夹具上加工；加工完成发出信号给机器人12号输入，机器人就执行*xixia程序把工件重新送到传送带，后由传送带入库，完成整个加工过程后机器人程序回到*loop位置机械重复上述过程。

4 结语

机器人实际上不仅是一个高精度的执行机构，它也是能采集及输出的一个控制设备。在该FMS系统中，机器人在该设备里主要是起到精度搬运及操作工作，通过机器人的使用就可以提高设备的使用效率及工作精度并能保证工件的质量。虽然目前机器人的价格较高，在工业控制中还未大面积普及，但其未来前景很好，上海将在未来几年里逐渐加大对机器人的应用。

参考文献

[1] 三菱电机开发出可在托盘上排列散装部件的机器人系统[J].物流技术：装备版，2011（11）：89-89.

[2] 王俊明，苏记华，薄昌盛，等.基于PLC和CC-Link总线的工业机器人控制的实现[J].自动化技术与应用，2013，32（7）：44-47.

[3] 顾硕.三菱电机机器人：为机器人的发展贡献力量[J].自动化博览，2013（1）：46.DOI：10.3969/j.issn.1003-0492.2013.01.020.endprint

摘 要：该文主要是提出三菱机器人、数控机床及西门子PLC的组合控制策略及实施，实现PLC网络控制，机器人精度操作及数控加工的无人化的工业加工流程，提高了企业的自动化水平、加工精度及加工效率。

关键词：FMS 三菱机器人 机器人与数控 控制策略

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0044-01

目前，FMS（柔性制造系统）是一组自动化工业设备、数控机床等有机结合的一套完整的系统，由于其系统的灵活性及工业控制不断发展的要求，该设备在工业控制中的地位越来越高。随着人力成本的上升，与其他新兴经济体的竞争加剧，我国企业转向以技术提高生产率，工业机器人也就不断的进入到工业加工领域，据2013年统计，中国购买的机器人占全球的1/5（36560台），首度超过日本，同比增长60%。可想而知机器人的应用越来越重要，所以本文就三菱机器人与数控机床及西门子PLC的组合策略进行分析及实施方案。

1 方案论证

整体设计方案如图1。

上位机发出指令给PLC后由PLC对数控1、数控2及机器人进行协调操作，实现无人化流程作业，并能提高效率和加工质量。若数控加工工位比较少可以采用机器人和数控直接联系的方式，但该方法的联网难度比较大，可扩展性差，所以建议采用机器人和数控工位的联络用PLC来中转并能提供上位机相关系统工作信息及下位机的控制点。上位机通过以太网对PLC发出加工指令，PLC收到指令后通过伺服电机控制滑轨运动到零点位置，复位三菱机器人开始做加工准备。

2 硬件设计

根据上面的方案采用图2的硬件设计和选型。

Wincc组态通过TCP/IP和带有CP243模块的西门子PLC226xp通信，并通过PLC来与运动滑轨，机器人，数控车床及数控铣床通信来完成整个的加工过程，该设备的加工精度依靠数控，该系统的机器人主要是替代人的工作岗位。

3 软件的设计

三菱机器人RV-3sd-S70的编程环境采用简单易编程的MELFA-BASIC-V语言。程序的设计主要包含PLC的通信信息处理及控制程序，车床的准备和完成加工的信号输出程序及机器人程序，车床及PLC进入我国比较早并比较成熟，本文就PLC及车床的程序不在赘述，重点解析下机器人的程序。机器人从程序到自动化运行为止一般是按照以下7步完成：

（1）确定机器人的动作顺序—— 确定机器人的动作位置；（2）确定动作位置的名称—— 确定机器人的动作位置变量名；（3）确定输入输出信号的功能编号—— 确定连接和连锁信号的编号；（4）创建程序—— 使用T/B进行程序的输入、创建等；（5）位置的示教—— 将程序中使用的位置数据示教至机器人中；（6）调试—— 通过单步运行确定机器人的动作是否正确并修改；（7）自动运行—— 自动运行程序。

通过上面的步骤就能调试完成软件部分内容，针对该文机器人的程序主要有主程序就4个子程序完成整个流程（所有的P点坐标都是通过示教模式读取）。

主程序代码如下：

Ovrd 30'30%的运动速度；HOpen 1 '打开机器手爪；Mov p0'移动到初始位置（零点）；M_Out（17）=1'机器人准备完成；*loop跳转位置名称；Mov p0确定移动到初始位置；M_Out（17）=1'机器人准备完成；If M_In（24）=1 Then *cheshang '车床上料；If M_In（9）=1 Then *fanzhuan '车床第一次加工完成，进行第二次加工；If M_In（8）=1 Then *chexia '车床下料；If M_In（25）=1 Then *xishang '铣床上料；If M_In（12）=1 Then *xixia '铣床下料；GoTo *loop 跳转到*loop位置进行重复子程序主要有*cheshang，*fanzhuan，*chexia，*xishang组成，*cheshang及*xixia完成，它的工作过程是工件到位是发给机器人24号输入信号，机器人按照这个程序放置到车床夹具上加工。完成后车床发出信号给机器人9号输入后执行*fanzhuan来实现工件翻转后放入夹具再次加工；翻转加工完成车床发出信号给机器人8号输入，机器人就开始执行*chexia子程序，它是完成把工件重车床送到传送带上送至铣床位置附近；工件到铣床位置时就发出信号给其家人25号输入，机器人就开始吧工件送到铣床夹具上加工；加工完成发出信号给机器人12号输入，机器人就执行*xixia程序把工件重新送到传送带，后由传送带入库，完成整个加工过程后机器人程序回到*loop位置机械重复上述过程。

4 结语

机器人实际上不仅是一个高精度的执行机构，它也是能采集及输出的一个控制设备。在该FMS系统中，机器人在该设备里主要是起到精度搬运及操作工作，通过机器人的使用就可以提高设备的使用效率及工作精度并能保证工件的质量。虽然目前机器人的价格较高，在工业控制中还未大面积普及，但其未来前景很好，上海将在未来几年里逐渐加大对机器人的应用。

参考文献

[1] 三菱电机开发出可在托盘上排列散装部件的机器人系统[J].物流技术：装备版，2011（11）：89-89.

[2] 王俊明，苏记华，薄昌盛，等.基于PLC和CC-Link总线的工业机器人控制的实现[J].自动化技术与应用，2013，32（7）：44-47.

[3] 顾硕.三菱电机机器人：为机器人的发展贡献力量[J].自动化博览，2013（1）：46.DOI：10.3969/j.issn.1003-0492.2013.01.020.endprint

摘 要：该文主要是提出三菱机器人、数控机床及西门子PLC的组合控制策略及实施，实现PLC网络控制，机器人精度操作及数控加工的无人化的工业加工流程，提高了企业的自动化水平、加工精度及加工效率。

关键词：FMS 三菱机器人 机器人与数控 控制策略

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）09（b）-0044-01

目前，FMS（柔性制造系统）是一组自动化工业设备、数控机床等有机结合的一套完整的系统，由于其系统的灵活性及工业控制不断发展的要求，该设备在工业控制中的地位越来越高。随着人力成本的上升，与其他新兴经济体的竞争加剧，我国企业转向以技术提高生产率，工业机器人也就不断的进入到工业加工领域，据2013年统计，中国购买的机器人占全球的1/5（36560台），首度超过日本，同比增长60%。可想而知机器人的应用越来越重要，所以本文就三菱机器人与数控机床及西门子PLC的组合策略进行分析及实施方案。

1 方案论证

整体设计方案如图1。

上位机发出指令给PLC后由PLC对数控1、数控2及机器人进行协调操作，实现无人化流程作业，并能提高效率和加工质量。若数控加工工位比较少可以采用机器人和数控直接联系的方式，但该方法的联网难度比较大，可扩展性差，所以建议采用机器人和数控工位的联络用PLC来中转并能提供上位机相关系统工作信息及下位机的控制点。上位机通过以太网对PLC发出加工指令，PLC收到指令后通过伺服电机控制滑轨运动到零点位置，复位三菱机器人开始做加工准备。

2 硬件设计

根据上面的方案采用图2的硬件设计和选型。

Wincc组态通过TCP/IP和带有CP243模块的西门子PLC226xp通信，并通过PLC来与运动滑轨，机器人，数控车床及数控铣床通信来完成整个的加工过程，该设备的加工精度依靠数控，该系统的机器人主要是替代人的工作岗位。

3 软件的设计

三菱机器人RV-3sd-S70的编程环境采用简单易编程的MELFA-BASIC-V语言。程序的设计主要包含PLC的通信信息处理及控制程序，车床的准备和完成加工的信号输出程序及机器人程序，车床及PLC进入我国比较早并比较成熟，本文就PLC及车床的程序不在赘述，重点解析下机器人的程序。机器人从程序到自动化运行为止一般是按照以下7步完成：

（1）确定机器人的动作顺序—— 确定机器人的动作位置；（2）确定动作位置的名称—— 确定机器人的动作位置变量名；（3）确定输入输出信号的功能编号—— 确定连接和连锁信号的编号；（4）创建程序—— 使用T/B进行程序的输入、创建等；（5）位置的示教—— 将程序中使用的位置数据示教至机器人中；（6）调试—— 通过单步运行确定机器人的动作是否正确并修改；（7）自动运行—— 自动运行程序。

通过上面的步骤就能调试完成软件部分内容，针对该文机器人的程序主要有主程序就4个子程序完成整个流程（所有的P点坐标都是通过示教模式读取）。

主程序代码如下：

Ovrd 30'30%的运动速度；HOpen 1 '打开机器手爪；Mov p0'移动到初始位置（零点）；M_Out（17）=1'机器人准备完成；*loop跳转位置名称；Mov p0确定移动到初始位置；M_Out（17）=1'机器人准备完成；If M_In（24）=1 Then *cheshang '车床上料；If M_In（9）=1 Then *fanzhuan '车床第一次加工完成，进行第二次加工；If M_In（8）=1 Then *chexia '车床下料；If M_In（25）=1 Then *xishang '铣床上料；If M_In（12）=1 Then *xixia '铣床下料；GoTo *loop 跳转到*loop位置进行重复子程序主要有*cheshang，*fanzhuan，*chexia，*xishang组成，*cheshang及*xixia完成，它的工作过程是工件到位是发给机器人24号输入信号，机器人按照这个程序放置到车床夹具上加工。完成后车床发出信号给机器人9号输入后执行*fanzhuan来实现工件翻转后放入夹具再次加工；翻转加工完成车床发出信号给机器人8号输入，机器人就开始执行*chexia子程序，它是完成把工件重车床送到传送带上送至铣床位置附近；工件到铣床位置时就发出信号给其家人25号输入，机器人就开始吧工件送到铣床夹具上加工；加工完成发出信号给机器人12号输入，机器人就执行*xixia程序把工件重新送到传送带，后由传送带入库，完成整个加工过程后机器人程序回到*loop位置机械重复上述过程。

4 结语

机器人实际上不仅是一个高精度的执行机构，它也是能采集及输出的一个控制设备。在该FMS系统中，机器人在该设备里主要是起到精度搬运及操作工作，通过机器人的使用就可以提高设备的使用效率及工作精度并能保证工件的质量。虽然目前机器人的价格较高，在工业控制中还未大面积普及，但其未来前景很好，上海将在未来几年里逐渐加大对机器人的应用。

参考文献

[1] 三菱电机开发出可在托盘上排列散装部件的机器人系统[J].物流技术：装备版，2011（11）：89-89.

[2] 王俊明，苏记华，薄昌盛，等.基于PLC和CC-Link总线的工业机器人控制的实现[J].自动化技术与应用，2013，32（7）：44-47.

[3] 顾硕.三菱电机机器人：为机器人的发展贡献力量[J].自动化博览，2013（1）：46.DOI：10.3969/j.issn.1003-0492.2013.01.020.endprint