关于Step7与KUKA库卡机器人外部自动启动配置总结

AutomobileProductionSolution汽车工业设备专家AutoIndustryEquipmentSpecialistStep7与KUKA机器人外部自动启动配置总结27thAugust201411框架内容技术经验总结标准化总结后续改造注意事项27thAugust201422技术经验总结硬件图纸设计/选型软件设计/调试机器人示教调试电气安装27thAugust2014333背景在GF2菲亚特项目软件设计中，关于KUKA机器人和西门子Step7编程软件的外部自动运行控制，先前我们没有一个完善的总结，在每次项目调试中，我们依然需要花很多时间去搞清楚KUKA机器人外部自动启动的原理，因此为了后续项目能够对KUKA外部自动启动的原理有个更清晰的理解，特此以GF2项目软件调试经验做一个介绍和说明。关键词：•Step7•PLC•KUKA•KRC4•Profinet•Profisafe•机器人•试教器•输入•输出27thAugust201444目录机器人外部运行控制接口配置机器人外部自动启动IO信号配置PLC程序-机器人控制功能块配置26接口信号定义说明13机器人程序配置5机器人外部自动启动时序427thAugust201455一、接口信号定义说明配置外部PLC与机器人自动启动信号之前，我们需要先了解PLC与机器人有哪些接口信号，这些信号都有哪些作用，接口信号的控制原理。外部自动运行接口IO信号概览27thAugust201466一、接口信号定义说明通过外部PLC对机器人自动运行进程进行控制，其控制原理是：外部PLC通过外部自动运行接口向机器人控制系统发出机器人进程的相关信号（如：运行许可、故障确认、程序启动等），机器人控制系统向外部PLC系统发送有关运行状态和故障状态的信息。接口信号说明：PLCKRC4PGNO_TYPE-程序号类型此变量确定了以何种格式来读取PLC传送的程序编号，读取的格式有：二进制数值、BCD值、“N选1”，我们常用的是以BCD值（二进制）读取PLC程序号。PGNO_LENGTH-程序号长度此变量确定了上级控制系统传送的程序编号的位宽。PGNO_PARITY-程序号的奇偶位PLC系统传递奇偶位的输入端。PGNO_VALID-程序号有效PLC系统传送读取程序号指令的输入端。PGNO_VALID-程序号有效EXT_START-外部启动设定了该输入端后，输入/输出接口激活时将启动或继续一个程序（一般为CELL.SRC），该信号是个脉冲上升沿。MOVE_ENABLE-允许运行该信号通过PLC的外部控制运行安全和报警联锁对机器人驱动器使能控制。CONF_MESS-确认信息提示通过给该信号使能，当故障原因排除后，PLC将确认机器人的故障信息。DRIVES_ON-驱动装置接通通过该信号给机器人伺服驱动上伺服电，该信号触发至少持续20毫秒的上升沿脉冲，直到驱动使能上了反馈回来去断开该输出控制。DRIVES_OFF-驱动装置关闭该信号在安全回路、接口正常时为常”1”信号，PLC端触发了会关断机器人驱动装置，该信号触发至少持续20毫秒的下降沿脉冲。27thAugust201477一、接口信号定义说明接口信号说明：KRC4PLCALARM_STOP-紧急停止该信号在机器人自身急停和外部急停下触发时，会发出一个报警停机控制信号。USER_SAF-操作人员防护装置/防护门该信号在外部自动模式防护装置（如安全门、卷帘门）被触犯的时机器人会发出一个用户安全停止控制信号。PERI_RDY-驱动装置准备就绪通过设定此输出信号，机器人控制系统通知PLC控制系统机器人驱动装置已接通。STOPMESS-停止信息该输出信号由机器人控制系统来设定，以向PLC显示出现了一条要求停住（Hold）机器人的信息提示。（例如：紧急停止按键、运行开通或操作人员防护装置）。I_O_ACTCONF-外部自动运行激活选择了外部自动运行这一运行方式并且输入端$I_O_ACT为TRUE（默认为$IN[1025]）后，输出端为TRUE，该信号需要配置成外部IO信号。PRO_ACT-程序激活/正在运行当机器人程序启动运行后，始终给该输出端赋值。PGNO_REQ-程序号问询该信号是机器人发出对PLC程序号的请求。APPL_RUN-应用程序在运行中该信号是机器人发出告知PLC应用程序已经被执行。IN_HOME-机器人位于起始位置(HOME)该输出信号告知PLC，机器人正位于其起始位置(HOME)。ON_PATH-机器人位于轨迹上只要机器人位于编程设定的轨迹上，此输出信号即被赋值。27thAugust201488二、机器人外部运行控制接口配置机器人通过外部PLC进行控制，需要配置外部控制运行接口和通讯连接，运行接口包括：IO运行接口和安全回路接口。1、在机器人试教器通过机器数据界面配置机器人名称2、机器人IP地址设置通讯连接配置27thAugust201499二、机器人外部运行控制接口配置机器人通过外部PLC进行控制，需要配置外部控制运行接口和通讯连接，运行接口包括：IO运行接口和安全回路接口。1、在机器人试教器通过安全组态界面组态运行控制方式2、在机器人安全组态界面进入通讯参数界面配置安全IDIO运行接口配置安全回路接口配置27thAugust20141010三、机器人外部自动启动IO信号配置了解了机器人与PLC外部自动运行控制的IO信号后，我们需要在机器人试教上面对PLC与机器人交互IO进行点号对应配置，具体如下：265PLCKRC4KRC4PLC27thAugust20141111三、机器人外部自动启动IO信号配置了解了机器人与PLC外部自动运行控制的IO信号后，我们需要在机器人试教上面对PLC与机器人交互IO进行点号对应配置，具体如下：KRC4PLCKRC4PLC27thAugust20141212四、机器人外部自动启动时序机器人与PLCIO交互信号配置好了之后，我们需要知道PLC与机器人的启动时序，机器人的启动时序主要分为4步，具体如下：1.接通驱动装置2.确认报警信息3.启动Cell程序4.传递程序号并处理应用程序机器人外部自动启动时序表27thAugust20141313四、机器人外部自动启动时序对机器人的外部自动启动每一项分步任务均须满足相关条件，并且必须能够将机器人状态报告给PLC，使用规定的信号交换才能保证机器人正常启动：1.接通驱动装置27thAugust20141414四、机器人外部自动启动时序对机器人的外部自动启动每一项分步任务均须满足相关条件，并且必须能够将机器人状态报告给PLC，使用规定的信号交换才能保证机器人正常启动：2.确认报警信息27thAugust20141515四、机器人外部自动启动时序对机器人的外部自动启动每一项分步任务均须满足相关条件，并且必须能够将机器人状态报告给PLC，使用规定的信号交换才能保证机器人正常启动：3.启动Cell程序27thAugust20141616四、机器人外部自动启动时序对机器人的外部自动启动每一项分步任务均须满足相关条件，并且必须能够将机器人状态报告给PLC，使用规定的信号交换才能保证机器人正常启动：4.传递程序号并处理应用程序27thAugust20141717五、机器人程序配置机器人与PLC的IO信号配置完成并且启动时序也清楚了，我们现在开始需要编写机器人启动调用引导程序（即Cell程序）和PLC外部自动控制程序：检查是否在原点机器人回原点轨迹等待PLC程序启动信号调用1号程序调用2号程序调用3号程序初始化27thAugust20141818六、PLC程序-机器人控制功能块配置此次KUKA机器人控制功能块采用Fiat提供的Comau机器人标准功能块（FB212），该功能块用于KUKA机器人控制不能完全适用，但IO信号的时序逻辑基本相似；根据KUKA机器人的启动时序和应用要求，我们在此块的基础上进行了修改和完善，使之成为GF2项目KUKA机器人PLC程序控制标准功能块,修改后的功能块也经过了客户评审确认后投入正式使用。下面讲述如何配置“#Robot-KUKA”标准功能块来进行外部自动启动机器人控制。27thAugust20141919六、PLC程序-机器人控制功能块配置填写线体和工位DB数据块，主要提供线体和工位模式控制信号配置HMI控制地址信号配置HMI状态可视化地址信号配置机器人报警DB地址配置PLC与机器人交互IO的起始地址（此处比较关键）配置机器人在HMI画面的编号和位置27thAugust20142020六、PLC程序-机器人控制功能块配置配置机器人外部工具的数量配置机器人在HMI画面被选择操作按钮27thAugust20142121六、PLC程序-机器人控制功能块配置生产线启动机器人的外部启动条件生产线停止机器人的外部停止条件该信号常规为“1”机器人全部工作结束反馈信号机器人循环自动启动运行条件27thAugust20142222六、PLC程序-机器人控制功能块配置生产线启动机器人的外部启动条件生产线停止机器人的外部停止条件该信号常规为“1”机器人全部工作结束反馈信号机器人循环自动启动运行条件27thAugust20142323六、PLC程序-机器人控制功能块配置编写机器人运行过程中暂停条件提供机器人在HMI翻页后的偏移地址填写PLC发给机器人的程序号（外部启动必须信号）机器人反馈给PLC的实际运行程序号（外部启动必须信号）PLC给机器人发外部自动程序启动命令（外部启动必须信号）27thAugust20142424六、PLC程序-机器人控制功能块配置机器人返回原点控制（HMI操作按钮）PLC给机器人的斜坡停止请求默认填写“0”27thAugust20142525六、PLC程序-机器人控制功能块配置机器人自动启动使能条件机器人报警和线体报警反馈机器人急停安全回路控制机器人区域安全安全回路控制27thAugust20142626六、PLC程序-机器人控制功能块配置通过PLC外部自动启动机器人，上述控制能块介绍的引脚信号都是机器人控制和外部启动的必要条件，缺一不可，至于输出，这里不做介绍，主要是给PLC内部逻辑编写和状态显示使用。除了上述PLC对机器人控制块的配置信号外，机器人外部自动启动信号交换还需要其它前提条件机器人在外部自动远程模式机器人与PLC的通讯正常机器人的安全回路正常机器人没有外部重要报警KRC4PLCPLCKRC4右图HMI界面机器人与PLC重要IO交互表在测试PLC与机器人外部自动启动时，可以很好查看启动过程重要的交互信号。27thAugust2014272734