SCADA系统在捆包机器人商标自动扫描上的智能应用

沈怡

(上海日立电器有限公司,上海 201206)

SCADA系统在捆包机器人商标自动扫描上的智能应用

沈怡

(上海日立电器有限公司,上海 201206)

本文是针对SCADA系统在上海日立电器有限公司(以下简称上海日立或SHEC)捆包机器人上实现商标自动扫描时遇到的问题,解决方案,而后制定上海日立SCADA系统与机器人的通讯标准。此标准将在SHEC机器人SCADA项目中的进行应用。

SCADA 捆包机器人

1 引言

SHEC近几年来,随着机器人在生产现场不断增加,逐步减少对人的依赖。但由于种种原因,在机器人智能控制上的进展比预想要慢。如何将机器人不再作为单纯的上下料“机器”,而是让它进化成智能的“人”。SCADA系统能将机器人连接入公司的数字化工厂概念中,提升了机器人的使用范围,拓展了系统的应用领域。

2 项目背景

事由:公司接到客户投诉,存在批量碰伤,确认不良品固定位置有油漆刮伤。

调查:碰伤位置相同,确定为捆包机器人搬运过程中造成。现场更换机种时误设参数比标准底10mm,导致机械手部件碰伤产品。

原因分析:①作业文件无机器人设定参数规定。②现场更换机种无确认要求。③机器人吊装机械手部件与整机安全距离不足。

客户要求让机器人通过读压缩机商标条码,自动调用参数,智能判断机种要求,给我们提出了一项艰巨的任务。这将涉及到一块我们从未涉足的领域,机器人的智能应用。

3 方案详述及实施

3.1 方案详述

目的:为杜绝压缩机成品在机器人堆垛捆包时,由操作员工设错参数,导致压缩机碰伤或混机种等情况的发生。

功能:使用SCADA,在机器人、扫描器、主站之间建立数据交互。更换机种前,在SCADA主站计算机设定生产机种,主站将机种的各项参数传至主站PLC,设定当前生产机种。机器人在抓取工件之后,进行商标扫描。根据扫描的条码,首先确认是否为当前生产机种,其次主站PLC查找存放在PLC内对象批次产品的角度、高度等数据,并将这些数据通过CC-LINK总线传送给机器人,机器人进行正常堆垛捆包。如果机种非当前机种,机器人自动将此产品放置指定区域。

根据设定的生产计划,通过扫描计数,在SCADA主站计算机上显示当前批次的产品及计数,对数量缺失或多余进行报警。并将所有商标信息保存至后台数据库,已备查询历史数据使用。

成功后,直接从MES系统读取生产计划,并控制机器人进行批次更换操作,并将生产信息返回MES系统,使机器人具备智能功能。

3.2 实施过程

(1)对机种进行了的数据整理。

(2)主站PLC、扫描器、CC-LINK通讯线布线后,进行扫描器现场调试。整个扫描过程涉及多个环节和技术难点:①在增加扫描、判断的情况下,整个节拍必须控制在原生产节拍的要求内②成品是圆柱形,商标张贴带有一定的弧度,不同于平面扫描;商标由人工粘贴,无法保证粘贴位置、角度一致;在进入后续工序后,无法保证无污物;如何在节拍无法延长,机器人在2m/s高速运行的前提下,保证扫描的高成功率,并完成所有的比对、数据传输等过程,是整个项目的难点、重点,直接决定项目的成功与否。

经测试,扫描器在离商标18～25cm,水平仰角控制在3～4°的空间内,对圆柱体商标的扫描成功率最高。并且,在目前机器人的运行轨迹中,从托板左工位抓取、垂直提升后,有一个0.5s左右的停顿,然后开始水平移动。在停顿前,有近5cm左右,机器人的移动速度有所减缓。而且不论机种的壳体高度如何变化,商标和机器人卡爪的位置是固定的。所以将扫描的区域确定在了这段减速、停顿区域。在0.6s左右的时间,完成所有判断、对比、数据传输的工作。

(3)机器人增加CC-LINK模块,开设公用数据区的方式,解决SCADA的主站PLC与机器人工控机之间的通讯。

(4)SCADA主站电脑的MOVICON软件作为整个系统的用户交互界面,显示机种及生产数量和报警情况和机种切换。由指定用户来增加、修改、维护机种信息,并传送至PLC。后台数据库将记录所有扫描情况和机种修改情况。

另外,在主站PLC端增加MES模块,此模块通过硬件直接将数据写入后台制定的数据库中。而且如果发生网络问题时,他自身内部的缓存可以先行存放数据,当网络通讯恢复时,再将数据写入指定区域,具体方案及数据流如图1所示。

至此,捆包机器人商标自动扫描SCADA系统完成。将替代目前一名MES商标扫描的操作员,为公司提高自动化程度,进一步精简人员提供可能性。

4 结语

经过此次捆包机器人商标自动扫描SCADA系统的实施,解决了商标/标签的自动扫描、机器人与其他设备的通讯、乃至与公司其他管理系统的信息交互等一系列难题。

SCADA系统与机器人的联合运用,使公司拥有了联合开发的自主技术。如果逐步推广的话,将目前MES工控机人工扫描的业务,混合SCADA系统自动扫描的功能,将大大减少公司在MES系统上的投入,并减少各工场MES扫描专人,精简人员。

另外,作为数字化工厂的重要组成部分,SCADA系统配合机器人的使用,将大大拓展机器人的使用范围和功能。不但在提高自动化程度、减人增效的基础上,更是让机器人和公司的管理系统交互,让机器人不再是单纯的搬送“机器”,而是一个具有智能判断功能的“人”。