SCADA系统在捆包机器人商标自动扫描上的智能应用

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【摘 要】 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。

【关键词】 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”。