基于PROFIBUS总线的机器人冲压自动化系统的研究

论文摘要

冲压生产线作为汽车制造的第一关键设备群,第一制造工艺,其质量水平不仅直接影响车身覆盖件的形状特征、质量和制造成本,而且决定了汽车产品的市场竞争力和市场寿命。本文以库卡机器人为基础,以机器人冲压自动化系统为研究对象,依据冲压自动化生产线中各个设备的运作技术要求,设计了机器人的主从通讯方案以及冲压生产线主要接口电路系统图；并在详细阐述PROFIBUS的通信协议、组成、数据链路层及报文结构的基础上,研究了基于PROFIBUS总线的冲压机器人自动化系统网络组态,以及软、硬件设计；最后,根据各个主从站点的配置需求,实现对通讯网络的优化设计,并进行生产现场的调试验证,从而进一步分析影响网络通讯的主要影响因素,提出其改善措施。本文的主要工作如下：(1)阐述了PROFIBUS的通信协议的结构、报文、类型及组网配置等基本内容,并基于PROFIBUS总线进行冲压自动化系统的组态及主从站网络程序的编写；(2)介绍了冲压自动化生产线的构成及设备,依据冲压自动化系统的主要技术指标,设计出冲压自动化系统的控制方案及机器人与PLC主从通讯的设计方案(采用CP5614通讯卡),并绘制了冲压自动化生产线主要接口电路设计图；(3)进行网络通讯测试,分析网络通信的主要影响因素,并提出优化网络信号的基本方法及改善措施措施、预防措施；综上,本文的研究工作有利于机器人在冲压自动化系统的网络化发展,为机器人控制系统的深入研究建立了良好的实验平台,具有重要的科学意义和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题的研究意义
• 1.2 冲压自动化系统的研究现状
• 1.3 机器人系统发展背景及研究现状
• 1.4 本课题的主要研究内容及研究方法
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 主要研究方法
• 1.5 本章小结
• 第2章 PROFIBUS协议概述
• 2.1 PROFIBUS组成
• 2.2 PROFIBUS-DP设备的分类
• 2.3 PROFIBUS的通信协议
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于PROFIBUS总线的机器人冲压自动化系统的硬件设计
• 3.1 机器人冲压自动化系统构成
• 3.1.1 压机系统组成
• 3.1.2 压机自动化配置
• 3.2 机器人冲压自动化系统技术指标
• 3.2.1 工作环境条件及保障能力
• 3.2.2 压机技术参数
• 3.2.3 板件料垛技术参数要求
• 3.2.4 数控液压拉伸垫技术要求
• 3.2.5 涂油机技术参数要求
• 3.2.6 对中台技术要求
• 3.2.7 清洗机技术要求
• 3.2.8 压机移动工作台技术要求
• 3.3 生产线控制系统设计方案及组线型式
• 3.3.1 生产线控制系统设计方案
• 3.3.2 生产线控制系统组线型式
• 3.4 机器人与PLC主从站通讯设计
• 3.5 机器人冲压自动线的节拍分析
• 3.6 冲压自动化生产线接口电路设计
• 3.7 本章小结
• 第4章 基于PROFIBUS总线的机器人冲压自动化系统的软件设计
• 4.1 STEP7 V5.4概述
• 4.1.1 STEP7软件的工作方式
• 4.1.2 SIMATIC管理器
• 4.1.3 系统概述
• 4.2 自动化控制系统设计思路
• 4.3 典型程序设计方式
• 4.3.1 主体工艺流程
• 4.3.2 安全控制系统
• 4.4 组态结构
• 4.4.1 硬件选型
• 4.4.2 硬件组态
• 4.5 网络架构
• 4.6 各分布式从站网络配置及配置说明
• 4.7 自动化系统典型环节的程序设计
• 4.8 人机界面规划
• 4.9 本章小结
• 第5章 基于PROFIBUS总线的机器人冲压自动化系统的安装与调试
• 5.1 PROFIBUS总线电缆敷设及调试
• 5.2 普通电缆敷设要求
• 5.3 变频器调试
• 5.4 机器人安装及调试
• 5.4.1 机器人系统的构成
• 5.4.2 机械零点标定
• 5.4.3 机器人示教
• 5.5 调试记录
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 致谢