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CN108508840A - 一种机器人工作站电气控制系统的实验装置 - Google Patents

一种机器人工作站电气控制系统的实验装置 Download PDF

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CN108508840A
CN108508840A CN201810627170.0A CN201810627170A CN108508840A CN 108508840 A CN108508840 A CN 108508840A CN 201810627170 A CN201810627170 A CN 201810627170A CN 108508840 A CN108508840 A CN 108508840A
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CN
China
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plc
slave station
robot
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electrically connected
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蔡泽凡
邓霞
操建华
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Shunde Vocational and Technical College
Original Assignee
Shunde Vocational and Technical College
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/054—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/10—Plc systems
    • G05B2219/11—Plc I-O input output
    • G05B2219/1103—Special, intelligent I-O processor, also plc can only access via processor

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

本发明公开一种机器人工作站电气控制系统的实验装置，包括PLC主站系统、主站模拟开关、主站输出显示灯、个人电脑、工业网络交换机、PLC从站系统、从站模拟开关、从站输出显示灯；所述PLC主站系统、个人电脑、PLC从站系统通过网线与工业网络交换机进行电气连接；所述PLC主站系统与主站模拟开关通过数字输入口进行电气连接、与主站输出显示灯通过数字输出口进行电气连接，所述PLC从站系统与从站模拟开关通过数字输入口进行电气连接、与从站输出显示灯通过数字输出口进行电气连接。由于不需要工业机器人本体，大大节省了空间和成本。在实施机器人工作站电气控制系统的软硬件设计时，学校和培训机构可大量配置，学员可以得到更多的上机实践机会。

Description

一种机器人工作站电气控制系统的实验装置
技术领域
本发明涉及电气控制系统技术领域，更具体地说，是涉及一种机器人工作站电气控制系统的实验装置，其适用于机器人工作站电气控制系统的教学与实践。
背景技术
智能制造在全世界受到了极大的关注，与之密切相关的工业机器人的应用越来越广泛，工业机器人技术的教学与培训在本科院校、高职院校、中职院校以及社会培训机构中如雨后春笋般发展起来。工业机器人工作站的电气控制以及系统编程是机器人技术培训中的高级应用，其教学与培训需要用到机器人工作站，由于占地面积较大且价格高昂，因此各类学校以及培训机构只能配备数量很少的机器人工作站，学员只能排队等待程序的上机调试，浪费了大量的时间，学习的效果大打折扣。不管是占地面积还是价格，其中的机器人本体占据了大概90％，而在机器人的电气控制以及系统编程中，机器人本体的示教编程相对简单，且往往可以通过仿真验证程序的正确性；更重要、更复杂的是外设与外设、外设与机器人之间的通讯，以及PLC的编程和PC端用户程序的编写，且难于通过仿真验证通讯的正确性以及程序之间的联调。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机器人工作站电气控制系统的实验装置，该实验装置可作为实际机器人工作站电气控制系统的辅助教学与实践的装置，其占地面积少且价格低廉。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种机器人工作站电气控制系统的实验装置，包括PLC主站系统、主站模拟开关、主站输出显示灯、个人电脑、工业网络交换机、PLC从站系统、从站模拟开关、从站输出显示灯；所述PLC主站系统、个人电脑、PLC从站系统通过网线与工业网络交换机进行电气连接；所述PLC主站系统与主站模拟开关通过数字输入口进行电气连接、与主站输出显示灯通过数字输出口进行电气连接，所述PLC从站系统与从站模拟开关通过数字输入口进行电气连接、与从站输出显示灯通过数字输出口进行电气连接。
所述PLC主站系统、PLC从站系统均包括PLC模块、输入模块、输出模块。
所述工业网络交换机与PLC主站系统的PLC模块、PLC从站系统的PLC模块电气连接。
所述主站模拟开关与PLC主站系统的输入模块电气连接，所述主站输出显示灯与PLC主站系统的输出模块电气连接。
所述从站模拟开关与PLC从站系统的输入模块电气连接，所述从站输出显示灯与PLC从站系统的输出模块电气连接。
所述PLC主站系统的PLC模块与运行于个人电脑上的用户程序通过MODBUS TCP协议进行通讯。
所述PLC主站系统的PLC模块与PLC从站系统的PLC模块通过MODBUS TCP协议进行通讯。
本发明的有益效果是：
本发明的目的在于提供一种机器人工作站电气控制系统的实验装置，采用一个从站系统模拟工业机器人的各类信号，并将其接入机器人工作站原有的电气控制系统中，形成一种机器人工作站电气控制系统实验装置。在这种实验装置中，可以实现设备之间的通讯，以及除机器人本体程序之外的其他程序的测试。
和传统的机器人工作站相比，该实验装置不需要机器人本体，大大节约了空间和成本，且不影响对应电气控制系统的软硬件设计，学校和培训机构可以大量的配置这种实验装置，使学员得到更多的上机实践的机会，有利于学习效果的提升。
附图说明
图1是本发明机器人工作站电气控制系统的实验装置的连接框图。
图2是本发明中PLC主站系统的电气框图。
图3是本发明中PLC从站系统的电气框图。
图4是本发明机器人工作站电气控制系统的实验装置的电气总框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接。也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
参见图1-4，一种机器人工作站电气控制系统的实验装置，包括PLC主站系统1、主站模拟开关2、主站输出显示灯3、个人电脑4、工业网络交换机5、PLC从站系统6、从站模拟开关7、从站输出显示灯8。
PLC主站系统包括一个PLC模块、一个输入模块和两个输出模块，其中的PLC采用海得PLC EH10-CPU-001，带有MODBUS TCP接口，被设为主站；输入模块采用海得的输入模块EH-DI-001；输出模块采用海得的输出模块EH-DO-TO1。PLC模块、输入模块和输出模块被固定在BPX总线卡槽上，模块之间通过BPX总线进行通讯。主站模拟开关通过数字输入口电气上连接到PLC主站系统的输入模块，主站输出显示灯通过数字输出口电气上连接到PLC主站系统的输出模块。
PLC从站系统包括一个PLC模块、一个输入模块和一个输出模块，其中的PLC模块带有MODBUS TCP接口，被设为从站，设备的选型和连接方式与PLC主站系统相同。从站模拟开关通过数字输入口电气上连接到PLC从站系统的输入模块，从站输出显示灯通过数字输出口电气上连接到PLC从站系统的输出模块。
PLC主站系统的PLC模块、个人电脑、PLC从站系统的PLC模块通过网线和工业网络交换机进行电气连接。PLC主站系统的PLC模块与运行于个人电脑上的用户程序通过MODBUSTCP协议进行通讯。PLC主站系统的PLC模块与PLC从站系统的PLC模块通过MODBUS TCP协议进行通讯。
PLC主站系统、主站模拟开关和主站输出显示灯形成了主站系统，PLC从站系统、从站模拟开关和从站输出显示灯形成了从站系统。
从站系统模拟工业机器人的各类信号，并将其接入机器人工作站原有的电气控制系统中，即接入主站系统。
主站模拟开关用于模拟各种输入信号，包括急停、气泵过载、气泵满压、机器人A光电信号和机器人B光电信号等信号。
主站输出显示灯用于模拟输出信号，包括红绿黄信号灯、机器人急停、伺服D使能、伺服D运行、伺服C使能、伺服C运行、相机E光源、相机F光源、气泵开关、机器人A电磁阀A1、机器人A电磁阀A2、机器人A电磁阀A3、机器人A电磁阀A4、机器人B电磁阀B1、机器人B电磁阀B2、机器人B电磁阀B3、机器人B电磁阀B4和机器人B电磁阀B5等信号。
从站模拟开关的信号包括机器人A上电、机器人A下电、机器人A运行、机器人A暂停、机器人A停止、机器人A回加工原点、机器人B上电、机器人B下电、机器人B运行、机器人B暂停、机器人B停止和机器人B回加工原点等信号。
从站输出显示灯的信号包括机器人A准备就绪、机器人A在加工原点、机器人A运行中、机器人A暂停中、机器人A夹具电磁阀、机器人B准备就绪、机器人B在加工原点、机器人B运行中、机器人B暂停中和机器人B夹具电磁阀等信号。
本发明采用一个从站系统模拟工业机器人的各类信号，并将其接入机器人工作站原有的电气控制系统中，形成一种机器人工作站电气控制系统实验装置。在这种实验装置中，可以实现设备之间的通讯，以及除机器人本体程序之外的其他程序的测试。
应用实例：利用本实验装置设计快速分拣工作站的控制系统程序，包括上位机的用户程序、主站的PLC程序和从站的PLC程序，此处对这3个程序的编写不作介绍，只介绍它们要实现的功能和运行的过程，具体如下：
(1)在个人电脑的上位机用户程序中执行“机器人A上电”命令，该命令通过主站系统传送给从站系统，从站的“机器人A准备就绪”输出显示灯点亮，表示机器人A上电并准备就绪，从站把该状态告诉主站，主站再反馈到上位机用户程序中；
(2)在个人电脑的上位机用户程序中，将机器人工作站的任务设置为快速分拣，该命令通过主站系统传送给从站系统；
(3)在个人电脑的上位机用户程序中，将系统的运行模式设置为自动，该命令通过主站系统传送给从站系统，从站的“机器人A在加工原点”输出显示灯点亮，表示机器人A的机械手臂已经运行到加工原点的位置，从站把该状态告诉主站，主站再反馈到上位机用户程序中；
(4)在个人电脑的上位机用户程序中，启动按钮出现；
(5)在个人电脑的上位机用户程序中，执行启动命令；
(6)主站判断气泵的气压是否满压，如果满压进入下一步，否则启动气泵并等待气泵满压；
(7)主站系统把启动命令传送给从站系统，从站的“机器人A运行中”输出显示灯点亮，表示机器人A的机械手臂处于运行状态，从站把该状态告诉主站，主站再反馈到上位机用户程序中；
(8)从站的“机器人A夹具电磁阀”输出显示灯闪烁，表示机器人A的夹具进行了动作，机器人A夹具电磁阀的信号通过从站传送到主站，主站的“机器人A电磁阀A1”输出显示灯也相应的闪烁，表示对相应的电磁阀进行了控制；
(9)机器人A分拣工作完成(通过在从站延时一段时间模拟)，从站的“机器人A停止”输出显示灯点亮，表示机器人A单次的分拣工作已经完成，从站把该状态告诉主站，主站再反馈到上位机用户程序中。
和传统的机器人工作站相比，该实验装置不需要机器人本体，大大节约了空间和成本，且不影响对应电气控制系统的软硬件设计，学校和培训机构可以大量的配置这种实验装置，使学员得到更多的上机实践的机会，有利于学习效果的提升。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同替换所限定，在未经创造性劳动所作的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种机器人工作站电气控制系统的实验装置，其特征在于：包括PLC主站系统、主站模拟开关、主站输出显示灯、个人电脑、工业网络交换机、PLC从站系统、从站模拟开关、从站输出显示灯；所述PLC主站系统、个人电脑、PLC从站系统通过网线与工业网络交换机进行电气连接；所述PLC主站系统与主站模拟开关通过数字输入口进行电气连接、与主站输出显示灯通过数字输出口进行电气连接，所述PLC从站系统与从站模拟开关通过数字输入口进行电气连接、与从站输出显示灯通过数字输出口进行电气连接。
2.根据权利要求1所述机器人工作站电气控制系统的实验装置，其特征在于：所述PLC主站系统、PLC从站系统均包括PLC模块、输入模块、输出模块。
3.根据权利要求2所述机器人工作站电气控制系统的实验装置，其特征在于：所述工业网络交换机与PLC主站系统的PLC模块、PLC从站系统的PLC模块电气连接。
4.根据权利要求3所述机器人工作站电气控制系统的实验装置，其特征在于：所述主站模拟开关与PLC主站系统的输入模块电气连接，所述主站输出显示灯与PLC主站系统的输出模块电气连接。
5.根据权利要求4所述机器人工作站电气控制系统的实验装置，其特征在于：所述从站模拟开关与PLC从站系统的输入模块电气连接，所述从站输出显示灯与PLC从站系统的输出模块电气连接。
6.根据权利要求5所述机器人工作站电气控制系统的实验装置，其特征在于：所述PLC主站系统的PLC模块与运行于个人电脑上的用户程序通过MODBUS TCP协议进行通讯。
7.根据权利要求6所述机器人工作站电气控制系统的实验装置，其特征在于：所述PLC主站系统的PLC模块与PLC从站系统的PLC模块通过MODBUS TCP协议进行通讯。
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