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1、机器人系统设计机器人系统设计案例案例1 机器人机器人工作站工作站外围设备外围设备的控制的控制蔡泽凡蔡泽凡 课程内容程内容案例案例1 机器人机器人工作站外围设备的控制工作站外围设备的控制案例案例3 机器人的远程控制机器人的远程控制案例案例4 机器人机器人的多任务控制的多任务控制案例案例5 机器人视觉定位机器人视觉定位案例案例2 机器人的示教与编程机器人的示教与编程课程内容程内容案例案例1机器人工机器人工作站外作站外围设备的控的控制制1.1功能要功能要求求1.2所需所需软件件1.3设备连接关系接关系1.4PLC程序程序的的设计1.5NetSCADA程序的程序的设计1.6练习1.1 功能要求功能要求
2、1.1.1 案例案例功能功能：界面效果界面效果1.1 功能要求功能要求1.1.1 案例功能在组态软件NetSCADA中设计外设监控界面界面可以控制机器人以外的外设窗口界面中能指示这些外设的状态PLC程序可以监控外设、采集各类传感器的状态；另外PLC还可以使3台机器人公共的急停信号Y003无效（输出高电平）。1.1 功能要求功能要求1.1.2 案例目标掌握PC、PLC和外设（机器人除外）之间的集成方法掌握海得PLC的使用掌握NetSCADA的使用掌握通过OPC通讯协议实现PLC与NetSCADA的通讯1.1 功能要求功能要求1.1.3 案例重点海得PLC的组态与编程NetSCADA的界面设计Ne
3、tSCADA OPC驱动的创建与使用NetSCADA与PLC的通讯1.2 所需所需软件件NetSCADA 5.0 项目开发器NetSCADA 5.0-DevProject（用于编辑NetSCADA程序）；NetSCADA 5.0 监控现场NetSCADA 5.0-Field（用于运行NetSCADA程序）；EControlPLC2.1（用于编辑海得PLC程序）；海得PLC以太驱动EPL（用于建立NetSCADA与海得PLC之间的OPC驱动）。1.3 设备连接关系接关系PCPC、PLCPLC通过网线和网络交通过网线和网络交换机换机相连相连PCPC端的端的NetSCADANetSCADA和和PLC
4、PLC之间之间通过通过OPCOPC协议（基于协议（基于MODBUS MODBUS TCPTCP）进行通讯）进行通讯，PLCPLC和外设之间通过数字和外设之间通过数字IOIO电气连接。电气连接。1.3.1 拓扑结构拓扑结构1.3 设备连接关系接关系1.3.2 网络拓扑结构网络拓扑结构1.3 设备连接关系接关系1.3.2 网络拓扑结构网络拓扑结构机器人机器人1313的控制器内嵌了的控制器内嵌了ftpftp服务器，服务器，PCPC机通过访问机通过访问ftpftp服服务器，可以直接把文件上传到机器人中。务器，可以直接把文件上传到机器人中。监控监控PCPC安装安装ftpftp服务器软件（如服务器软件（如
5、Serve UServe U）后也可以运行）后也可以运行ftpftp服务器，其他的服务器，其他的PCPC机也机也可以直接把文件上传可以直接把文件上传到到监控监控PCPC中。中。1.3 设备连接关系接关系1.3.3 1.3.3 控制信号列表：外设控制信号列表：外设IOIO分配分配表（表（1 1）外外设PLCNetSCADAIO类型型，以以PLC为主体主体启启动按按钮X000X000I，高电平有效停止按停止按钮X001X001I，低电平有效急停按急停按钮X002X002I，低电平有效气气泵是否是否过压X003X003I，低电平有效伺服伺服电机机1到位信号到位信号X004X004I，高电平有效伺服伺
6、服电机机1报警信号警信号X005X005I，高电平有效伺服伺服电机机2到位信号到位信号X006X006I，高电平有效伺服伺服电机机2报警信号警信号X007X007I，高电平有效气气泵是否是否满压X010X010I，高电平有效输入入备用用1X011X011I，高电平有效输入入备用用2X012X012I，高电平有效#1机器人光机器人光电信号信号X013X013I，高电平有效#2机器人光机器人光电信号信号X014X014I，高电平有效#3机器人光机器人光电信号信号X015X015I，高电平有效#4机器人光机器人光电信号信号X016X016I，高电平有效1.3 设备连接关系接关系1.3.3 1.3.3
7、 控制信号列表：外设控制信号列表：外设IOIO分配分配表（表（2 2）外外设PLCNetSCADA IO类型，以型，以PLC为主体主体输入入备用用3X017 X017I，高电平有效红色指示灯色指示灯Y000 Y000O绿色指示灯色指示灯Y001 Y001O黄色指示灯黄色指示灯Y002 Y002O#1机器人急停信号机器人急停信号Y003 Y003O，低电平有效#2机器人急停信号机器人急停信号#3机器人急停信号机器人急停信号流水流水线伺服伺服电机机2使能使能 Y004 Y004O流水流水线伺服伺服电机机2运行运行 Y005 Y005O流水流水线伺服伺服电机机1使能使能 Y006 Y006O流水流水
8、线伺服伺服电机机1运行运行 Y007 Y007O相机相机1光源控制光源控制Y013 Y013O相机相机2光源控制光源控制Y014 Y014O相机相机3光源控制光源控制Y015 Y015O气气泵开关开关Y017 Y017O1.3 设备连接关系接关系1.3.3 1.3.3 控制信号列表：外设控制信号列表：外设IOIO分配分配表（表（3 3）外外设PLCNetSCADAIO类型，以型，以PLC为主体主体#1机器人机器人电磁磁阀1 Y020 Y020O#1机器人机器人电磁磁阀2 Y021 Y006O#1机器人机器人电磁磁阀3 Y022 Y007O#1机器人机器人电磁磁阀4 Y023 Y023O#2机器
9、人机器人电磁磁阀1 Y024 Y024O#2机器人机器人电磁磁阀2 Y025 Y025O#2机器人机器人电磁磁阀3 Y026 Y026O#2机器人机器人电磁磁阀4 Y027 Y027O#2机器人机器人电磁磁阀5 Y030 Y030O#3机器人机器人电磁磁阀1 Y033 Y033O#3机器人机器人电磁磁阀2 Y034 Y034O#3机器人机器人电磁磁阀3 Y035 Y035O#3机器人机器人电磁磁阀4 Y036 Y036O1.3 设备连接关系接关系1.3.3 1.3.3 控制信号列表：控制按钮信号分配控制信号列表：控制按钮信号分配表（表（1 1）外设外设PLCPC NetSCADA红色指示灯按钮
10、红色指示灯按钮M2000M2000绿色指示灯按钮绿色指示灯按钮M2001M2001黄色指示灯按钮黄色指示灯按钮M2002M2002流水线伺服电机流水线伺服电机2使能按钮使能按钮M2004M2004流水线伺服电机流水线伺服电机2运行按钮运行按钮M2005M2005流水线伺服电机流水线伺服电机1使能按钮使能按钮M2006M2006流水线伺服电机流水线伺服电机1运行按钮运行按钮M2007M2007相机相机1光源控制按钮光源控制按钮M2013M2013相机相机2光源控制按钮光源控制按钮M2014M2014相机相机3光源控制按钮光源控制按钮M2015M2015气泵开关按钮气泵开关按钮M2017M2017
11、#1机器人电磁阀机器人电磁阀1按钮按钮M2020M20201.3 设备连接关系接关系1.3.3 1.3.3 控制信号列表：控制按钮信号分配控制信号列表：控制按钮信号分配表（表（2 2）外设外设PLCPC NetSCADA#1机器人电磁阀机器人电磁阀2按钮按钮M2021M2021#1机器人电磁阀机器人电磁阀3按钮按钮M2022M2022#1机器人电磁阀机器人电磁阀4按钮按钮M2023M2023#2机器人电磁阀机器人电磁阀1按钮按钮M2024M2024#2机器人电磁阀机器人电磁阀2按钮按钮M2025M2025#2机器人电磁阀机器人电磁阀3按钮按钮M2026M2026#2机器人电磁阀机器人电磁阀4按
12、钮按钮M2027M2027#2机器人电磁阀机器人电磁阀5按钮按钮M2030M2030#3机器人电磁阀机器人电磁阀1按钮按钮M2033M2033#3机器人电磁阀机器人电磁阀2按钮按钮M2034M2034#3机器人电磁阀机器人电磁阀3按钮按钮M2035M2035#3机器人电磁阀机器人电磁阀4按钮按钮M2036M20361.4 PLC程序的程序的设计1.4.1 1.4.1 建立建立PLCPLC工程文件工程文件1.4 PLC程序的程序的设计1.4.1 1.4.1 建立建立PLCPLC工程工程文件：配置文件：配置PLCPLC以太网以太网1.4 PLC程序的程序的设计1.4.2 1.4.2 配置配置输入输
13、出模块输入输出模块1.4 PLC程序的程序的设计1.4.3 1.4.3 创建变量创建变量1.4 PLC程序的程序的设计1.4.3 1.4.3 创建创建变量：变量：PLCPLC变量列表变量列表（1 1）1.4 PLC程序的程序的设计1.4.3 1.4.3 创建创建变量：变量：PLCPLC变量列表变量列表（2 2）1.4 PLC程序的程序的设计1.4.3 1.4.3 创建创建变量：变量：PLCPLC变量列表变量列表（3 3）1.4 PLC程序的程序的设计1.4.4 1.4.4 创建程序创建程序1.4 PLC程序的程序的设计1.4.5 1.4.5 编辑程序：编辑程序：MainMain1.4 PLC程
14、序的程序的设计1.4.5 1.4.5 编辑程序：编辑程序：MainMain1.4 PLC程序的程序的设计1.4.5 1.4.5 编辑程序：编辑程序：MainMain1.4 PLC程序的程序的设计1.4.5 1.4.5 编辑程序：编辑程序：急停（急停（P2P2）1.4 PLC程序的程序的设计1.4.5 1.4.5 编辑程序：编辑程序：数字量输入输出数字量输入输出(P1(P1)（1 1）1.4 PLC程序的程序的设计1.4.5 1.4.5 编辑程序：编辑程序：数字量输入输出数字量输入输出(P1(P1)（2 2）1.4 PLC程序的程序的设计1.4.5 1.4.5 编辑程序编辑程序：调用过程编号的设
15、置调用过程编号的设置1.4 PLC程序的程序的设计1.4.6 1.4.6 编译程序编译程序编译当前程序。编译当前程序。打开某个程序以后，单击菜单栏的“编译当前程序（I）”按钮。编译当前编译当前PLCPLC。单击菜单栏的“编译当前PLC（C）”按钮，可以对当前活动的PLC的所有程序进行编译。1.4 PLC程序的程序的设计：1.4.7 下下载程序程序1.4 PLC程序的程序的设计：1.4.7 下下载程序程序1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.1 1.5.1 建立建立NetSCADANetSCADA工程文件工程文件1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.2 1.5.2 建立建立O
16、PCOPC驱动并配置数据驱动并配置数据块块（1 1）安装）安装OPCOPC驱动：运行驱动：运行“海得海得PLCPLC以太驱动以太驱动EPLEPL”。1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.2 1.5.2 建立建立OPCOPC驱动并配置数据驱动并配置数据块块（2 2）增加）增加OPC ServerOPC Server。1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.2 1.5.2 建立建立OPCOPC驱动并配置数据驱动并配置数据块块（3 3）配置）配置OPC ServerOPC Server。1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.2 1.5.2 建立建立OPCOPC驱动并配置数
17、据驱动并配置数据块块（4 4）Add Add ChannelChannel。在配置窗口中单击。在配置窗口中单击“Add Channel”Add Channel”按钮按钮（5 5）配置）配置ChannelChannel。1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.2 1.5.2 建立建立OPCOPC驱动并配置数据驱动并配置数据块块（6 6）Add DeviceAdd Device。选择。选择Channel0Channel0，然后单击，然后单击“Add Add Device”Device”按钮按钮 。（7 7）配置配置DeviceDevice。1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.2
18、 1.5.2 建立建立OPCOPC驱动并配置数据驱动并配置数据块块（8 8）Add Data BlockAdd Data Block。选择。选择Device0Device0，单击，单击“Add Data Add Data Block”Block”按钮按钮1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.2 1.5.2 建立建立OPCOPC驱动并配置数据驱动并配置数据块块（9 9）配置）配置数据块。数据块。1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.2 1.5.2 建立建立OPCOPC驱动并配置数据驱动并配置数据块块（1010）保存）保存。在操作。在操作OPCOPC驱动期间要驱动期间要记得保存
19、记得保存，保存名字保持，保存名字保持缺省的缺省的default.EPLdefault.EPL。1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.3 1.5.3 配置配置变量变量（1 1）进入）进入变量配置界面。变量配置界面。（2 2）建立）建立变量组。变量组。1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.3 1.5.3 配置配置变量变量（3 3）进入）进入变量添加界面。变量添加界面。1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.3 1.5.3 配置配置变量变量（4 4）添加）添加OPCOPC变量。变量。1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.3 1.5.3 配置配置变量变量（4 4）
20、添加）添加OPCOPC变量：数字输入口变量：数字输入口1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.3 1.5.3 配置配置变量变量（4 4）添加）添加OPCOPC变量：数字输出口变量：数字输出口1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.3 1.5.3 配置配置变量变量（4 4）添加）添加OPCOPC变量：按钮控制变量变量：按钮控制变量1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.4 1.5.4 创建数值映射表创建数值映射表（1 1）所需数值映射变量）所需数值映射变量数数值映射映射变量量值描述描述开启或关开启或关闭气气泵0开启气泵1关闭气泵气气泵气气压是否到达是否到达0气泵气压已到达
21、1气泵气压未到达气气泵气气压是否是否过载0气泵气压未过载1气泵气压已过载红灯亮灯亮灭0亮红灯1灭红灯绿灯亮灯亮灭0亮绿灯1灭绿灯黄灯亮黄灯亮灭0亮黄灯1灭黄灯1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.4 1.5.4 创建数值映射表创建数值映射表（2 2）数值映射变量创建步骤）数值映射变量创建步骤1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.5 1.5.5 编辑用户界面编辑用户界面窗口窗口（1 1）新建窗口）新建窗口1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.5 1.5.5 编辑用户界面编辑用户界面窗口窗口（1 1）新建窗口：效果）新建窗口：效果1.5 NetSCADA程序的程序的设
22、计1.5.5 1.5.5 编辑用户界面编辑用户界面窗口窗口（2 2）设置）设置窗口属性窗口属性1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.5 1.5.5 编辑用户界面编辑用户界面窗口窗口（3 3）绘制）绘制窗口衬底窗口衬底1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.5 1.5.5 编辑用户界面编辑用户界面窗口窗口（3 3）绘制）绘制窗口窗口衬底：直线衬底：直线位置位置线型型线宽颜色色左：左：0，顶：85；宽：1020，高高：0虚线1纯色；色调：160，饱和度：0，亮度：181；红：192，绿：192，蓝：1921.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.5 1.5.5 编辑用户界面
23、编辑用户界面窗口窗口（3 3）绘制）绘制窗口窗口衬底：直线衬底：直线1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.5 1.5.5 编辑用户界面编辑用户界面窗口窗口（3 3）绘制）绘制窗口窗口衬底：文本衬底：文本文本文本1文本文本2文本文本3文本文本4伺服控制相机控制机器人1电磁阀 机器人2电磁阀文本文本5文本文本6文本文本7机器人3电磁阀气泵控制指示灯1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.5 1.5.5 编辑用户界面编辑用户界面窗口窗口 （3 3）绘制）绘制窗口窗口衬底：矩形衬底：矩形矩形矩形1矩形矩形28矩形矩形914位位置置左：0，顶：0矩形2：左0，顶229；矩形3：左170
24、，顶229；矩形4：左340，顶229；矩形5：左510，顶229；矩形6：左680，顶229；矩形7：左850，顶229；矩形8：左850，顶411矩形9：左0，顶250；矩形10：左170，顶250；矩形11：左340，顶250；矩形12：左510，顶250；矩形13：左680，顶250；矩形14：左850，顶250宽、高高宽：1024，高：230宽：170，高：29宽：170，高：370填填充充实体填充；色调：160，饱和度：0，亮度：240；红：255，绿：255，蓝：255实体填充；色调：120，饱和度：30，亮度：169；红：170，绿：189，蓝：189渐变色填充；渐变颜色1：色
25、调：160，饱和度：0，亮度：240；红：255，绿：255，蓝：255；渐变颜色2：色调：120，饱和度：31，亮度：214；红：224，绿：231，蓝：231；渐变方式：方式1，从上到下1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.5 1.5.5 编辑用户界面编辑用户界面窗口窗口 （3 3）绘制）绘制窗口窗口衬底：矩形衬底：矩形1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.5 1.5.5 编辑用户界面窗口编辑用户界面窗口 （4 4）输入输出）输入输出状态显示的设计状态显示的设计1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.5 1.5.5 编辑用户界面窗口编辑用户界面窗口 （4 4）输
26、入输出）输入输出状态显示的设计状态显示的设计X001、X002、X010Y000Y002其他其他表表达达式式对应的监视变量，如X001Y000Y002对应的监视变量，如X000背背景景色色（绿色）色调：80，饱和度：240，亮 度：120；红：0，绿：255，蓝：0（红色）色调：0，饱和度：240，亮度：120；红：255，绿：0，蓝：0（黄色）色调：40，饱和度：240，亮度：120；红：255，绿：255，蓝：0（灰色）色调：160，饱和度：0，亮度：206；红：219，绿：219，蓝：219实体体填填充充颜色色（灰色）色调：160，饱和度：0，亮度：206；红：219，绿：219，蓝：2
27、19（灰色）色调：160，饱和度：0，亮 度：206；红：219，绿：219，蓝：219（灰色）色调：160，饱和度：0，亮度：206；红：219，绿：219，蓝：219（绿色）色调：80，饱和度：240，亮度：120；红：0，绿：255，蓝：01.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.5 1.5.5 编辑用户界面窗口编辑用户界面窗口 （4 4）输入输出）输入输出状态显示的设计状态显示的设计1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.6 1.5.6 控制按钮的控制按钮的设计：界面设计：界面1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.6 1.5.6 控制按钮的控制按钮的设计：前设计
28、：前5 5组按钮属性表组按钮属性表按按钮填充表达式填充表达式事件事件按按钮填充表达式填充表达式事件事件伺服使能伺服使能1M2006左键按下：M2006=!M2006机器人机器人1电磁磁阀4M2023左键按下：M2023=!M2023伺服运行伺服运行1M2007左键按下：M2007=!M2007机器人机器人2电磁磁阀1M2024左键按下：M2024=!M2024伺服使能伺服使能2M2004左键按下：M2004=!M2004机器人机器人2电磁磁阀2M2025左键按下：M2025=!M2025伺服运行伺服运行2M2005左键按下：M2005=!M2005机器人机器人2电磁磁阀3M2026左键按下：M
29、2026=!M2026相机相机1光光源控制源控制M2013左键按下：M2013=!M2013机器人机器人2电磁磁阀4M2027左键按下：M2027=!M2027相机相机2光光源控制源控制M2014左键按下：M2014=!M2014机器人机器人2电磁磁阀5M2030左键按下：M2030=!M2030相机相机3光光源控制源控制M2015左键按下：M2015=!M2015机器人机器人3电磁磁阀1M2033左键按下：M2033=!M2033机器人机器人1电磁磁阀1M2020左键按下：M2020=!M2020机器人机器人3电磁磁阀2M2034左键按下：M2034=!M2034机器人机器人1电磁磁阀2M2
30、021左键按下：M2021=!M2021机器人机器人3电磁磁阀3M2035左键按下：M2035=!M2035机器人机器人1电磁磁阀3M2022左键按下：M2022=!M2022机器人机器人3电磁磁阀4M2036左键按下：M2036=!M20361.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.6 1.5.6 控制按钮的控制按钮的设计：后设计：后2 2组按钮属性表组按钮属性表按按钮文本文本变量表达式量表达式填充填充事件事件开开启启/关关闭气气泵表达式：M2017数值映射表：开启或关闭气泵表达式：M2017（最小值0，最大值1）背景颜色（灰色）：色调：160，饱和度：0，亮度：206；红：219，绿
31、：219，蓝：219实体填充颜色（绿色）：色调：80，饱和度：240，亮度：120；红：0，绿：255，蓝：0左键按下：M2017=!M2017气气泵气气压是是否到达否到达表达式：X010数值映射表：气泵气压是否到达表达式：X010（最小值0，最大值1）背景颜色（绿色）：实体填充颜色（灰色）：无气气泵气气压是是否否过载表达式：X003数值映射表：气泵气压是否过载表达式：X003（最小值0，最大值1）背景颜色（灰色）：实体填充颜色（绿色）：无红灯亮灯亮灭表达式：M2000数值映射表：红灯亮灭表达式：M2000（最小值0，最大值1）背景颜色（灰色）：实体填充颜色（红色）：色调：0，饱和度：240，
32、亮度：120；红：255，绿：0，蓝：0左键按下：M2000=!M2000绿灯亮灯亮灭表达式：M2001数值映射表：绿灯亮灭表达式：M2001（最小值0，最大值1）背景颜色（灰色）：实体填充颜色（绿色）：左键按下：M2001=!M2001黄灯亮黄灯亮灭表达式：M2002数值映射表：黄灯亮灭表达式：M2002（最小值0，最大值1）背景颜色（灰色）：实体填充颜色（黄色）：色调：40，饱和度：240，亮度：120；红：255，绿：255，蓝：0左键按下：M2002=!M20021.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.6 1.5.6 控制按钮的控制按钮的设计：动作设置设计：动作设置1.5 Ne
33、tSCADA程序的程序的设计1.5.6 1.5.6 控制按钮的控制按钮的设计：切换文本的设置设计：切换文本的设置1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.7 1.5.7 设置运行参数设置运行参数1.5 NetSCADA程序的程序的设计1.5.8 1.5.8 运行程序运行程序1.6 练习实现气泵的手动控制和自动控制，具体如下：手动控制：在NetSCADA的界面中，设置一个启动/关闭气泵按钮，实现气泵的启停，气泵处于停止状态时按钮的文本显示为“启动气泵”，气泵处于启动状态时按钮的文本显示为“关闭气泵”。自动控制：当#1机器人光电信号生效时，气泵启动，启动/关闭气泵按钮的显示文本自动切换为“关闭气泵”。1.6 练习当气泵的气压达到（气泵是否满压信号X010）或者超过设定气压（气泵是否过压信号X003）时，气泵自动关闭，启动/关闭气泵按钮的显示文本自动切换为“开启气泵”。气泵气压达到后，绿灯闪烁3次，间隔为1秒，闪烁完毕绿灯熄灭；气泵气压超压后，红灯常亮，恢复正常压力后，红灯熄灭。气泵的启停状态有指示；红灯、绿灯的亮灭有状态显示；#1机器人光电信号、气泵是否满压信号、气泵是否过压信号设置相应的模拟信号，模拟信号和实际的信号属于并联关系。以#1机器人光电信号为例，当实际的光电信号生效和相应的模拟信号生效都可以使气泵启动，模拟信号的设置主要是为了方便测试。