CN113176763A - 数字化生产线数控机床与机器人plc控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字化生产线数控机床与机器人PLC控制方法及系统，涉及数字化生产线技术领域，该方法包括：步骤S1：确立“数控机床+工业机器人+综控PLC”的数字化生产线控制结构；步骤S2：确立完控制结构后，规定数控机床与综控PLC的通信交互信号；步骤S3：规定工业机器人与综控PLC的通信交互信号；步骤S4：确定数控机床的动作程序文件；步骤S5：确定工业机器人的动作任务文件；步骤S6：确定综控PLC针对数控机床的程序调用流程；步骤S7：确定综控PLC针对工业机器人的任务调用流程；步骤S8：确定完整的零件生产综控PLC运行流程。本发明能够高效高速协调调度数控机床与工业机器人的任务，并解决数字化生产线零件换线生产调整难度大的问题。

Description

数字化生产线数控机床与机器人PLC控制方法及系统

技术领域

本发明涉及数字化生产线技术领域，具体地，涉及一种数字化生产线数控机床与机器人PLC控制方法及系统。

背景技术

随着自动化、信息化、智能化技术的不断发展，以数控机床、工业机器人为核心的数字化生产线越来越受到重视。在机加数字化生产线领域，数控机床的任务是具体负责零件的加工生产，工业机器人的任务是为数控机床提供装料、卸料服务。传统的机加生产线以数控机床为核心，由数控机床PLC负责调度机器人进行装料、卸料操作。

公开号为CN112180829A的中国发明专利，公开了一种用于PLC设备的远程调试方法，通过移动终端来对PLC设备进行远程调试，包括：通过移动终端的无线通讯模块与一调试上位机建立通讯连接，获取移动终端的USB接口模块的访问权限，通过USB接口模块与PLC设备建立通讯连接，响应调试上位机发出的调试指令，通过USB接口模块调试PLC设备。

由上述可知，由于数控机床PLC编程调试难度较大，因此这种方法在零件换线生产时存在调整难度大的弊端。随着工业企业对数字化生产线的需求越来越强烈，如何高效的调度数控机床与机器人工作已成为数字化生产线领域的技术难题之一。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种数字化生产线数控机床与机器人PLC控制方法及系统，以解决如何高效高速协调调度数控机床与工业机器人的任务，解决数字化生产线零件换线生产调整难度大的问题。

根据本发明提供的一种数字化生产线数控机床与机器人PLC控制方法及系统，所述方案如下：

第一方面，提供了一种数字化生产线数控机床与机器人PLC控制方法，所述方法包括：

确立“数控机床+工业机器人+综控PLC”的数字化生产线控制结构；

确立完所述控制结构后，规定数控机床与综控PLC的通信交互信号；

规定所述工业机器人与综控PLC的通信交互信号；

确定所述数控机床的动作程序文件；

确定所述工业机器人的动作任务文件；

确定所诉综控PLC针对数控机床的程序调用流程；

确定所述综控PLC针对工业机器人的任务调用流程；

确定完整的零件生产综控PLC运行流程。

优选的，所述控制结构，以所述综控PLC为控制核心，调度数控机床与工业机器人进行工作。

优选的，所述数控机床与综控PLC的交互信号包括：程序号码信号、程序号码激活信号、数控程序启动信号、数控程序结束应答信号、机床空闲信号、程序号码反馈信号、数控程序运行状态信号、数控程序结束信号、测量结果信号。

优选的，所述工业机器人与综控PLC的交互信号包括：任务号码信号、任务号码激活信号、机器人任务启动信号、任务结束应答信号、机器人空闲信号、任务号码反馈信号、任务运行状态信号、任务结束信号。

优选的，所述数控机床程序文件包括：装料准备程序、加工前定位测量程序、二次装料准备程序、加工程序、加工后过程测量程序、卸料准备程序。

优选的，所述机器人任务包括：机床装料任务、机床卸料任务、机床二次装料任务。

优选的，所述数控机床程序调用流程包括：检测机床空闲信号、发送程序号码、发送程序号码激活信号、程序号码反馈检测、发送程序启动信号、程序运行信号检测、程序结束信号检测、发送程序结束应答信号、程序运行信号检测。

优选的，所述工业机器人任务调用流程包括，检测机器人空闲信号、发送任务号码、发送任务号码激活信号、任务号码反馈检测、发送任务启动信号、任务运行信号检测、任务结束信号检测、发送任务结束应答信号、任务运行信号检测。

优选的，所述综控PLC零件生产运行流程包括：调用数控机床装料准备程序、调用机器人机床装料任务、调用数控机床加工前定位测量程序、测量结果判断、二次装料判断、调用数控机床二次装料准备程序、调用机器人机床二次装料任务、调用数控机床加工程序、调用数控机床加工后测量程序、调用数控机床卸料准备程序、调用机器人机床卸料任务；且综控PLC零件生产运行流程采用循环运行模式。

第二方面，提供了一种数字化生产线数控机床与机器人PLC控制系统，所述系统包括：

模块M1：确立“数控机床+工业机器人+综控PLC”的数字化生产线控制结构；

模块M2：确立完所述控制结构后，规定数控机床与综控PLC的通信交互信号；

模块M3：规定所述工业机器人与综控PLC的通信交互信号；

模块M4：确定所述数控机床的动作程序文件；

模块M5：确定所述工业机器人的动作任务文件；

模块M6：确定所诉综控PLC针对数控机床的程序调用流程；

模块M7：确定所述综控PLC针对工业机器人的任务调用流程；

模块M8：确定完整的零件生产综控PLC运行流程。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、通过使用“数控机床+工业机器人+综控PLC”的控制结构，以综控PLC为控制核心，将复杂的调度任务由综控PLC完成，既利用了通用PLC编程与调试的高效性、便捷性特点，又减轻了机床PLC与机器人PLC的编程工作量；

2、用户在进行换零件生产时，仅需考虑将数控机床与工业机器人内部的程序文件进行修改，无需改变底层PLC文件，进一步提高了数字化生产线换线生产时的效率与速度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的数字化生产线数控机床与机器人PLC控制方法的步骤流程示意图；

图2为本发明实施例提供的综控PLC调用数控机床程序流程示意图；

图3为本发明实施例提供的综控PLC调用工业机器人任务流程示意图；

图4为本发明实施例提供的综控PLC零件生产流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种数字化生产线数控机床与机器人PLC控制方法，参照图1所示，具体步骤如下：

步骤S1：确立“数控机床+工业机器人+综控PLC”的数字化生产线控制结构。

数字化生产线控制结构以综控PLC为控制核心，调度数控机床与工业机器人进行工作。其中，数字化生产线控制结构的数控系统选择华中数控848D，工业机器人控制系统选择KUKA KRC4，综控PLC选择BECKHOFF TwinCAT3通用PLC。

步骤S2：确立完所述控制结构后，规定数控机床与综控PLC的通信交互信号。

步骤S2规定的数控机床与综控PLC的交互信号，依次在综控PLC内部建立如下变量：程序号码信号HS_ProgramNo、程序号码激活信号HS_Active、数控程序启动信号HS_Start、数控程序结束应答信号HS_Program_Finish_RP、机床空闲信号HS_Ready、程序号码反馈信号HS_ProgramNo_FB、数控程序运行状态信号HS_Start_State、数控程序结束信号HS_Finish_State、测量结果信号HS_Check_State。同时在数控系统PLC内将相关信号一一对应并调试通过。

步骤S3：规定工业机器人与综控PLC的通信交互信号。

步骤S3规定的工业机器人与综控PLC的交互信号，依次在综控PLC内部建立如下变量：任务号码信号KR_TaskNo、任务号码激活信号KR_Active、机器人任务启动信号KR_Start、任务结束应答信号KR_Task_Finish_RP、机器人空闲信号KR_Ready、任务号码反馈信号KR_TaskNo_FB、任务运行状态信号KR_Start_State、任务结束信号KR_Finish_State。同时在工业机器人PLC内将相关信号一一对应并调试通过。

步骤S4：确定数控机床的动作程序文件。

步骤S4确定的数控机床程序文件，依次在数控系统内部建立如下程序文件：装料准备程序O1.nc、加工前定位测量程序O2.nc、二次装料准备程序O3.nc、加工程序O4.nc、加工后过程测量程序O5.nc、卸料准备程序O6.nc。

步骤S5：确定所述工业机器人的动作任务文件；

步骤S5确定的机器人任务，依次在工业机器人控制系统内部建立如下任务：机床装料任务(任务号1)、机床卸料任务(任务号2)、机床二次装料任务(任务号4)。

如图1和图2所示，步骤S6：确定综控PLC针对数控机床的程序调用流程。

步骤S6确定的数控机床程序调用流程，具体步骤包括：

1、机床空闲信号检测，若机床空闲，则继续执行，否侧等待；

2、发送程序号码信号；

3、发送程序号码激活信号；

4、检测程序号码反馈信号，若与发送信号相等则清除激活信号后继续执行，否则等待；

5、发送程序启动信号；

6、检测程序运行信号，若运行则清除启动信号后继续执行，否则等待；

7、检测程序结束信号，若结束则继续执行，否则等待；

8、发送程序结束应答信号；

9、检测程序运行信号，若结束运行则清除结束应答信号后结束流程，否则等待。

如图1和图3所示，步骤S7：确定综控PLC针对工业机器人的任务调用流程。

步骤S7确定的工业机器人任务调用流程，具体步骤包括：

1、机器人空闲信号检测，若机器人空闲，则继续执行，否侧等待；

2、发送任务号码信号；

3、发送任务号码激活信号；

4、检测任务号码反馈信号，若与发送信号相等则清除激活信号后继续执行，否则等待；

5、发送任务启动信号；

6、检测任务运行信号，若运行则清除启动信号后继续执行，否则等待；

7、检测任务结束信号，若结束则继续执行，否则等待；

8、发送任务结束应答信号；

9、检测任务运行信号，若结束运行则清除结束应答信号后结束流程，否则等待。

如图1和图4所示，步骤S8：确定完整的零件生产综控PLC运行流程。

步骤S8确定的综控PLC零件生产运行流程，具体步骤为：

1、调用数控机床装料准备程序；

2、调用机器人机床装料任务；

3、调用数控机床加工前定位测量程序；

4、判断测量结果是否合格；

5、若测量结果不合格，则判断二次装料是否已进行，若未完成，则调用数控机床二次装料准备程序，完成后执行机器人机床二次装料任务，完成后返回步骤4，若已完成二次装料则调到步骤8；

6、若测量结果合格，则调用数控机床加工程序；

7、调用数控机床加工后过程测量程序；

8、调用数控机床卸料准备程序；

9、调用机器人机床卸料任务，完成后循环执行直至加工任务完成。

本发明实施例提供了一种数字化生产线数控机床与机器人PLC控制方法，通过使用“数控机床+工业机器人+综控PLC”的控制结构，以综控PLC为控制核心，将复杂的调度任务由综控PLC完成，既利用了通用PLC编程与调试的高效性、便捷性特点，又减轻了机床PLC与机器人PLC的编程工作量；用户在进行换零件生产时，仅需考虑将数控机床与工业机器人内部的程序文件进行修改，无需改变底层PLC文件，进一步提高了数字化生产线换线生产时的效率与速度。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种数字化生产线数控机床与机器人PLC控制方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1：确立“数控机床+工业机器人+综控PLC”的数字化生产线控制结构；

步骤S2：确立完所述控制结构后，规定数控机床与综控PLC的通信交互信号；

步骤S3：规定所述工业机器人与综控PLC的通信交互信号；

步骤S4：确定所述数控机床的动作程序文件；

步骤S5：确定所述工业机器人的动作任务文件；

步骤S6：确定所诉综控PLC针对数控机床的程序调用流程；

步骤S7：确定所述综控PLC针对工业机器人的任务调用流程；

步骤S8：确定完整的零件生产综控PLC运行流程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1确立的控制结构，以所述综控PLC为控制核心，调度数控机床与工业机器人进行工作。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2规定的数控机床与综控PLC的交互信号包括：程序号码信号、程序号码激活信号、数控程序启动信号、数控程序结束应答信号、机床空闲信号、程序号码反馈信号、数控程序运行状态信号、数控程序结束信号、测量结果信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3规定的工业机器人与综控PLC的交互信号包括：任务号码信号、任务号码激活信号、机器人任务启动信号、任务结束应答信号、机器人空闲信号、任务号码反馈信号、任务运行状态信号、任务结束信号。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S4确定的数控机床程序文件包括：装料准备程序、加工前定位测量程序、二次装料准备程序、加工程序、加工后过程测量程序、卸料准备程序。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S5确定的机器人任务包括：机床装料任务、机床卸料任务、机床二次装料任务。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S6确定的数控机床程序调用流程包括：检测机床空闲信号、发送程序号码、发送程序号码激活信号、程序号码反馈检测、发送程序启动信号、程序运行信号检测、程序结束信号检测、发送程序结束应答信号、程序运行信号检测。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S7确定的工业机器人任务调用流程包括，检测机器人空闲信号、发送任务号码、发送任务号码激活信号、任务号码反馈检测、发送任务启动信号、任务运行信号检测、任务结束信号检测、发送任务结束应答信号、任务运行信号检测。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S8确定的综控PLC零件生产运行流程包括：调用数控机床装料准备程序、调用机器人机床装料任务、调用数控机床加工前定位测量程序、测量结果判断、二次装料判断、调用数控机床二次装料准备程序、调用机器人机床二次装料任务、调用数控机床加工程序、调用数控机床加工后测量程序、调用数控机床卸料准备程序、调用机器人机床卸料任务；且综控PLC零件生产运行流程采用循环运行模式。

10.一种数字化生产线数控机床与机器人PLC控制系统，其特征在于，所述系统包括：

模块M1：确立“数控机床+工业机器人+综控PLC”的数字化生产线控制结构；

模块M2：确立完所述控制结构后，规定数控机床与综控PLC的通信交互信号；

模块M3：规定所述工业机器人与综控PLC的通信交互信号；

模块M4：确定所述数控机床的动作程序文件；

模块M5：确定所述工业机器人的动作任务文件；

模块M6：确定所诉综控PLC针对数控机床的程序调用流程；

模块M7：确定所述综控PLC针对工业机器人的任务调用流程；

模块M8：确定完整的零件生产综控PLC运行流程。

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