项目背景

传统的抛光加工，一般采用手工打磨，不能适应现代多品种、小批量的生产要求，一般手工作业不仅费时费力、工作效率低下，产品一致性差，且操作环境恶劣，粉尘也严重影响工人的健康亟待改进。

随着机械工业的发展，顾客对产品外形和表面质量要求的不断提高，抛光越来越广泛地应用在工业及民用产品上。采用新型的机器人抛光系统要比普通手工抛光更能保证加工精度，使加工效率大大提高，工人工作环境得到改善，同时为复杂空间曲面的加工开辟了一条更先进的途径。

行业工艺流程

行李架工艺流程抛光的加工工艺流程如下，其中手工抛光用于抛产品的两端头、机器人抛光用于抛产品的本体：

半成品→抛光前检验→手工抛光→机器人自动抛光→抛光后检验

饰条类工艺流程抛光的加工工艺流程如下，其中手工抛光用于抛产品的两端头、机器人抛光用于抛产品的本体：

半成品→抛光前检验→手工抛光→机器人自动抛光→抛光后检验

设备布局：包括机械人抛光区、工位器具，工装区，人工补抛区，产品暂存区，布置合理整体设备符合人机工程设计，详见平面布局图。

图1：行李架抛光机器人示意图

解决方案

机器人抛光机设备可采用西门子S7-1500安全型PLC、西门子触摸屏12寸屏、G120系列变频器、V90伺服驱动装置和KUKA机器人制造厂家重载机器人构成，并且采用中央机架扩展配置，该系统完全采用基于PROFINET网络的分布式I/O系统，与机器人控制器也采用PROFINET通讯方式，克服了传统方案的缺点。

PLC 控制系统中S7-1500产品主要特点

1) 西门子公司新一代S7-1500集成了运动控制、工业信息安全和故障安全功能， 强大的CPU模块功能可供用户使用的充足的资源。

2) 从硬件方面说S7-1500PLC的处理速度更快，联网能力更强，诊断能力和安全性更高，不仅可节省成本，提高生产效率，而且安全可靠，维护简单方便，真正成为工厂客户和现场维护人员的控制器。

3) S7-1500PLC的组态和编程效率更高，信息采集和查看更方便，这也是工程设计人员的福音。由于S7-1500PLC是无缝集成到TIA博途软件中，无论是硬件组态、网络连接和上位组态，还是软件编程，其操作均简单快捷。

系统网络结构

机器人抛光机设备的PLC控制系统主要有S7-1500F作为主站，将ET200MP分布式I/O系统、编码器、变频器、伺服驱动器V90、触摸屏、机器人控制器集成到安全可靠地PROFINET网络中下图二为网络布置图。

图2：网络布置图

S7-1500通过PROFINET通讯控制旋转工作台以及旋转工装的伺服驱动器。

S7-1500运动控制功能支持旋转轴、定位轴、同步轴和外部编码器等工艺对象，并拥有轴控制面板以及全面的在线和诊断功能，有助于轻松完成驱动装置的调试和优化工作。旋转工作台以及工装旋转采用的是西门子V90伺服驱动器，控制方式采用的是S7-1500通过PROFINET总线连接驱动及编码器，单个驱动装置连接示意图如下图三，为连接示意图。      

图3：S7-1500通过PROFINET总线连接驱动器V90

S7-1500通过PROFINET通讯控制抛光机的变频器

抛光机采用的是西门子G120系列变频器，控制方式采用的是S7-1500通过PROFINET总线连接驱动器。

S7-1500通过PROFINET通讯控制抛光机器人

抛光机器人采用的库卡制造厂家重载机器人，该机为6轴关节式机器人。以西门子PLC为核心，结合KUKA机器人 KRC4控制柜设计了PROFINET通讯系统如图六所示。在该系统中,采用西门子S7-1500PLC作为主站，KRC4控制柜作为从站用来控制机械臂的运动和状态。KRC4控制柜通过KLI接口与西门子交换机（SCALANCE）相连接，系统总线采用RJ45插头的双绞线。系统工作时，上级控制器S7-1500PLC通过外部自动运行接口向机器人控制系统发送机器人进程的相关信息：运行许可，故障确认，程序启动等。机器人控制系统向上级控制器S7-1500PLC发送运行状态与故障状态的相关信息。PC作为组态和监控的控制器对KRC4控制柜的PROFINET选项进行配置，并对PLC进行项目组态和运行状态的监控。

图4： 通讯系统硬件结构

总结：基于PROFINET通讯协议的系统解决方案可以实现KUKA机器人、伺服驱动器、变频器以及触摸屏与西门子S7-1500PLC的通讯，其通讯速度快，抗干扰能力强，信号十分稳定。通讯连接简单，不需要安装通讯模块，减少了硬件的配置。并且很好的解决了在实际工程中经常出现的数据传输慢、经常断网的问题，优化了生产线的通讯结构，提高了生产的稳定性和生产效率。