項目背景

       傳統的拋光加工，一般采用手工打磨，不能適應現代多品種、小批量的生產要求，一般手工作業不僅費時費力、工作效率低下，產品一致性差，且操作環境惡劣，粉塵也嚴重影響工人的健康亟待改進。

       隨著機械工業的發展，顧客對產品外形和表面質量要求的不斷提高，拋光越來越廣泛地應用在工業及民用產品上。采用新型的機器人拋光系統要比普通手工拋光更能保證加工精度，使加工效率大大提高，工人工作環境得到改善，同時為復雜空間曲面的加工開辟了一條更*的途徑。

行業工藝流程
       行李架工藝流程拋光的加工工藝流程如下，其中手工拋光用于拋產品的兩端頭、機器人拋光用于拋產品的本體：

       半成品→拋光前檢驗→手工拋光→機器人自動拋光→拋光后檢驗

       飾條類工藝流程拋光的加工工藝流程如下，其中手工拋光用于拋產品的兩端頭、機器人拋光用于拋產品的本體：

       半成品→拋光前檢驗→手工拋光→機器人自動拋光→拋光后檢驗

      設備布局：包括機械人拋光區、工位器具，工裝區，人工補拋區，產品暫存區，布置合理整體設備符合人機工程設計，詳見平面布局圖。
 

圖1：行李架拋光機器人示意圖

解決方案
       機器人拋光機設備可采用西門子S7-1500安全型PLC、西門子觸摸屏12寸屏、G120系列變頻器、V90伺服驅動裝置和KUKA機器人制造廠家重載機器人構成，并且采用*機架擴展配置，該系統*采用基于PROFINET網絡的分布式I/O系統，與機器人控制器也采用PROFINET通訊方式，克服了傳統方案的缺點。

PLC 控制系統中S7-1500產品主要特點

1) 西門子公司新一代S7-1500集成了運動控制、工業信息安全和故障安全功能， 強大的CPU模塊功能可供用戶使用的充足的資源。

2) 從硬件方面說S7-1500PLC的處理速度更快，聯網能力更強，診斷能力和安全性更高，不僅可節省成本，提高生產效率，而且安全可靠，維護簡單方便，真正成為工廠客戶和現場維護人員的控制器。

3) S7-1500PLC的組態和編程效率更高，信息采集和查看更方便，這也是工程設計人員的福音。由于S7-1500PLC是無縫集成到TIA博途軟件中，無論是硬件組態、網絡連接和上位組態，還是軟件編程，其操作均簡單快捷。

系統網絡結構
      機器人拋光機設備的PLC控制系統主要有S7-1500F作為主站，將ET200MP分布式I/O系統、編碼器、變頻器、伺服驅動器V90、觸摸屏、機器人控制器集成到安全可靠地PROFINET網絡中下圖二 為網絡布置圖。

圖2：網絡布置圖

      S7-1500通過PROFINET通訊控制旋轉工作臺以及旋轉工裝的伺服驅動器。

       S7-1500運動控制功能支持旋轉軸、定位軸、同步軸和外部編碼器等工藝對象，并擁有軸控制面板以及全面的在線和診斷功能，有助于輕松完成驅動裝置的調試和優化工作。旋轉工作臺以及工裝旋轉采用的是西門子V90伺服驅動器，控制方式采用的是S7-1500通過PROFINET總線連接驅動及編碼器，單個驅動裝置連接示意圖如下圖三，為連接示意圖。      

圖3：S7-1500通過PROFINET總線連接驅動器V90

       S7-1500通過PROFINET通訊控制拋光機的變頻器

       拋光機采用的是西門子G120系列變頻器，控制方式采用的是S7-1500通過PROFINET總線連接驅動器。

       S7-1500通過PROFINET通訊控制拋光機器人

       拋光機器人采用的庫卡制造廠家重載機器人，該機為6軸關節式機器人。以西門子PLC為核心，結合KUKA機器人 KRC4控制柜設計了PROFINET通訊系統如圖六所示。在該系統中,采用西門子S7-1500PLC作為主站，KRC4控制柜作為從站用來控制機械臂的運動和狀態。KRC4控制柜通過KLI接口與西門子交換機（SCALANCE）相連接，系統總線采用RJ45插頭的雙絞線。系統工作時，上級控制器S7-1500PLC通過外部自動運行接口向機器人控制系統發送機器人進程的相關信息：運行許可，故障確認，程序啟動等。機器人控制系統向上級控制器S7-1500PLC發送運行狀態與故障狀態的相關信息。PC作為組態和監控的控制器對KRC4控制柜的PROFINET選項進行配置，并對PLC進行項目組態和運行狀態的監控。
 

圖4： 通訊系統硬件結構

總結：基于PROFINET通訊協議的系統解決方案可以實現KUKA機器人、伺服驅動器、變頻器以及觸摸屏與西門子S7-1500PLC的通訊，其通訊速度快，抗*力強，信號十分穩定。通訊連接簡單，不需要安裝通訊模塊，減少了硬件的配置。并且很好的解決了在實際工程中經常出現的數據傳輸慢、經常斷網的問題，優化了生產線的通訊結構，提高了生產的穩定性和生產效率。