SCADA系統在捆包機器人商標自動掃描上的智能應用

沈怡

(上海日立電器有限公司,上海 201206)

SCADA系統在捆包機器人商標自動掃描上的智能應用

沈怡

(上海日立電器有限公司,上海 201206)

本文是針對SCADA系統在上海日立電器有限公司(以下簡稱上海日立或SHEC)捆包機器人上實現商標自動掃描時遇到的問題,解決方案,而后制定上海日立SCADA系統與機器人的通訊標準。此標準將在SHEC機器人SCADA項目中的進行應用。

SCADA 捆包機器人

1 引言

SHEC近幾年來,隨著機器人在生產現場不斷增加,逐步減少對人的依賴。但由于種種原因,在機器人智能控制上的進展比預想要慢。如何將機器人不再作為單純的上下料“機器”,而是讓它進化成智能的“人”。SCADA系統能將機器人連接入公司的數字化工廠概念中,提升了機器人的使用范圍,拓展了系統的應用領域。

2 項目背景

事由:公司接到客戶投訴,存在批量碰傷,確認不良品固定位置有油漆刮傷。

調查:碰傷位置相同,確定為捆包機器人搬運過程中造成。現場更換機種時誤設參數比標準底10mm,導致機械手部件碰傷產品。

原因分析:①作業文件無機器人設定參數規定。②現場更換機種無確認要求。③機器人吊裝機械手部件與整機安全距離不足。

客戶要求讓機器人通過讀壓縮機商標條碼,自動調用參數,智能判斷機種要求,給我們提出了一項艱巨的任務。這將涉及到一塊我們從未涉足的領域,機器人的智能應用。

3 方案詳述及實施

3.1 方案詳述

目的:為杜絕壓縮機成品在機器人堆垛捆包時,由操作員工設錯參數,導致壓縮機碰傷或混機種等情況的發生。

功能:使用SCADA,在機器人、掃描器、主站之間建立數據交互。更換機種前,在SCADA主站計算機設定生產機種,主站將機種的各項參數傳至主站PLC,設定當前生產機種。機器人在抓取工件之后,進行商標掃描。根據掃描的條碼,首先確認是否為當前生產機種,其次主站PLC查找存放在PLC內對象批次產品的角度、高度等數據,并將這些數據通過CC-LINK總線傳送給機器人,機器人進行正常堆垛捆包。如果機種非當前機種,機器人自動將此產品放置指定區域。

根據設定的生產計劃,通過掃描計數,在SCADA主站計算機上顯示當前批次的產品及計數,對數量缺失或多余進行報警。并將所有商標信息保存至后臺數據庫,已備查詢歷史數據使用。

成功后,直接從MES系統讀取生產計劃,并控制機器人進行批次更換操作,并將生產信息返回MES系統,使機器人具備智能功能。

3.2 實施過程

(1)對機種進行了的數據整理。

(2)主站PLC、掃描器、CC-LINK通訊線布線后,進行掃描器現場調試。整個掃描過程涉及多個環節和技術難點:①在增加掃描、判斷的情況下,整個節拍必須控制在原生產節拍的要求內②成品是圓柱形,商標張貼帶有一定的弧度,不同于平面掃描;商標由人工粘貼,無法保證粘貼位置、角度一致;在進入后續工序后,無法保證無污物;如何在節拍無法延長,機器人在2m/s高速運行的前提下,保證掃描的高成功率,并完成所有的比對、數據傳輸等過程,是整個項目的難點、重點,直接決定項目的成功與否。

經測試,掃描器在離商標18～25cm,水平仰角控制在3～4°的空間內,對圓柱體商標的掃描成功率最高。并且,在目前機器人的運行軌跡中,從托板左工位抓取、垂直提升后,有一個0.5s左右的停頓,然后開始水平移動。在停頓前,有近5cm左右,機器人的移動速度有所減緩。而且不論機種的殼體高度如何變化,商標和機器人卡爪的位置是固定的。所以將掃描的區域確定在了這段減速、停頓區域。在0.6s左右的時間,完成所有判斷、對比、數據傳輸的工作。

(3)機器人增加CC-LINK模塊,開設公用數據區的方式,解決SCADA的主站PLC與機器人工控機之間的通訊。

(4)SCADA主站電腦的MOVICON軟件作為整個系統的用戶交互界面,顯示機種及生產數量和報警情況和機種切換。由指定用戶來增加、修改、維護機種信息,并傳送至PLC。后臺數據庫將記錄所有掃描情況和機種修改情況。

另外,在主站PLC端增加MES模塊,此模塊通過硬件直接將數據寫入后臺制定的數據庫中。而且如果發生網絡問題時,他自身內部的緩存可以先行存放數據,當網絡通訊恢復時,再將數據寫入指定區域,具體方案及數據流如圖1所示。

至此,捆包機器人商標自動掃描SCADA系統完成。將替代目前一名MES商標掃描的操作員,為公司提高自動化程度,進一步精簡人員提供可能性。

4 結語

經過此次捆包機器人商標自動掃描SCADA系統的實施,解決了商標/標簽的自動掃描、機器人與其他設備的通訊、乃至與公司其他管理系統的信息交互等一系列難題。

SCADA系統與機器人的聯合運用,使公司擁有了聯合開發的自主技術。如果逐步推廣的話,將目前MES工控機人工掃描的業務,混合SCADA系統自動掃描的功能,將大大減少公司在MES系統上的投入,并減少各工場MES掃描專人,精簡人員。

另外,作為數字化工廠的重要組成部分,SCADA系統配合機器人的使用,將大大拓展機器人的使用范圍和功能。不但在提高自動化程度、減人增效的基礎上,更是讓機器人和公司的管理系統交互,讓機器人不再是單純的搬送“機器”,而是一個具有智能判斷功能的“人”。