基于PROFIBUS總線的曲軸清理機器人系統(tǒng)設計

引言

在汽車生產過程中，曲軸清理機器人系統(tǒng)是全自動曲軸生產線上的重要組成部分，用于對半成品曲軸進行清理工作。Profibus是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術。并已成為國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現(xiàn)場總線標準。

Profibus由Profibus—FMS、Profibus—PA和Profibus—DP組成，其中，Profibus—DP是一種經(jīng)過優(yōu)化的高速和廉價的通信連接，專門為自動控制系統(tǒng)與分散的I／O設備之間通信而設計，以數(shù)字信號代替了傳統(tǒng)的并行信號傳輸，具有數(shù)據(jù)傳輸可靠，響應快，抗干擾能力強，自動診斷及顯示故障等優(yōu)點。

1 曲軸清理機器人系統(tǒng)組成原理

1.1 曲軸清理加工工藝

曲軸清理由3道工序組成：油孔倒角、油孔清理、鍵槽去毛刺。加工過程采用工件運動，刀具固定的方式進行加工，即機器人抓取待加工的曲軸，運動到對應刀具的位置進行加工，同時整條生產線配有全自動上下料系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)整體布局圖如圖l所示，系統(tǒng)組成為：

A：GE—FANUC R-2000IA型機器人系統(tǒng)，末端負載200kg，用于抓取曲軸進行加工。

B：去毛刺工位，采用高速氣動馬達，最高轉速可達120，000r／min。通過高速運轉，將鍵槽邊沿的毛刺去掉。

C：通油孔工位，用于清理曲軸油孔內的鐵屑。

D：倒角工位，采用高速馬達，用于油孔倒角。

E：上料位，用于曲軸上料。

F：下料位，用于曲軸下料。

G：系統(tǒng)控制柜，控制整套系統(tǒng)的運行。采用GE—FANUC PACSystems RX3i作為主控系統(tǒng)

H：系統(tǒng)控制柜，控制整套系統(tǒng)的運行。采用GE-FANUC PACSystems RX3i作為主控系統(tǒng)，控制機器人，刀具和上下料系統(tǒng)協(xié)調正常的運行。

I：機器人控制柜，控制機器人的運行?？梢酝ㄟ^示教，對機器人的運動軌跡進行編輯，完成最終的加工工藝。

2 控制系統(tǒng)原理

控制系統(tǒng)采用基于開放的工業(yè)標準、具多領域功能、通用的開放平臺以及高性能的PAC(ProgrammableAutomation Controller)可編程自動化控制器。PAC的概念定義為：控制引擎的集中，涵蓋PLC用戶的多種需要，以及制造業(yè)廠商對信息的需求。PAC包括PLC的主要功能和擴大的控制能力，以及PC—based控制中基于對象的、開放數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)絡連接等功能。

本控制系統(tǒng)采用GE—FANUC PACSystems RX3i作為主控系統(tǒng)，它完全兼容PAC標準。全新的控制器RX3i是PACSYstemS家族的最新成員。同PACSystems家族的其他成員一樣，PACSystems擁有一個單一的控制引擎和一個通用的變成環(huán)境，它能方便地應用在多種硬件平臺上，并且提供真正的集中控制?？刂葡到y(tǒng)原理如圖2所示，其硬件組成為：

控制器背板(IC695CHS012)：12槽高速控制器背板支持PCI總線和串行總線，為各模塊提供安裝底座。