基于西门子VB脚本实现伺服焊钳换帽预警功能.pdf

10.16638/ki.1671-7988.2023.016.026 10.16638/ki.1671-7988.2023.016.026 基于西门子 VB 脚本实现伺服焊钳换帽预警功能 饶王飞（安徽江淮汽车股份有限公司重型商用车公司，安徽 合肥 230601）摘要：机器人伺服焊钳作为焊装车间实现白车身驾驶室焊接的重要设备，焊接时焊钳上的电极帽由于磨损需要人工换帽，但由于系统的局限性，机器人在执行自动请求换帽程序时，没有提前预警功能，当操作人员未处理时，就会导致机器人处于换帽姿态一直等待，造成线体停止影响生产效率。文章重点介绍一种利用西门子触摸屏 VB 脚本的功能，通过编写好的 VB程序，当机器人在下一个工作流程结束将要执行换帽程序时，触摸屏弹出一个提示画面，提示画面中包含机器人工位信息和即将换帽的信息，以提醒操作人员提前进行准备工具和辅材，实现焊接机器人伺服焊钳换帽预警提醒的功能。关键词：VB 脚本；触摸屏；弹窗实现；换帽预警 中图分类号：U466 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2023)16-129-05 Realization of Servo Welding Clamp Cap Changing Early Warning Function Based on Siemens VB Script RAO Wangfei(Heavy Commercial Vehicle Company of Anhui Jianghuai Automobile Company Limited,Hefei 230601,China)Abstract:Robot servo welding tongs are important equipment for welding the cab of the body in white in the welding workshop.During welding,the electrode cap on the welding tongs needs to be replaced manually due to wear.However,due to the limitations of the system,the robot does not have the early warning function when executing the automatic request for the cap change procedure.When the operator does not handle it,it will cause the robot to wait in the position of changing the cap,this will affect the production efficiency.This article will focus on the function of using the VB script of the Siemens HMI.Through the written VB program,when the robot is about to execute the cap change program at the end of the next workflow,the touch screen will pop up a prompt screen,which contains the robot station information and the information about the cap change,to remind the operator of the need to prepare tools and auxiliary materials in advance,achieve the function of warning and reminding of servo welding tongs cap change of welding robot.Keywords:VB scrip;HMI;Pop-up notification;Cap change early warning 作者简介：饶王飞（1986），男，技师，研究方向为电气自动化，-mail:。130 汽 车 实 用 技 术 2023 年 焊装车间是汽车整车生产中的第二道工序，主要负责白车身驾驶室的焊接、调整、转运，其中焊接主要为电阻点焊。随着国内焊接技术的不断完善和发展，汽车焊接中使用传统焊接达不到预期效果，导致生产效率低下。汽车制造领域加快实现转型升级，使用全自动点焊机器人实现焊接过程的智能化，全自动点焊机器人的应用为汽车制造领域带来了创新。点焊机器人系统通常由机器人本体、伺服焊钳、焊接控制器、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）等组成，如图 1 所示，一条焊接生产线有十几台甚至几十台点焊机器人，点焊机器人结合了计算机技术、通信技术、人工智能等科学技术，在很多现代化生产车间里，出现了点焊机器人生产线，提高了焊接工作的自动化和智能化水平。图 1 点焊机器人生产线 1 机器人焊接系统 机器人焊接系统主要由焊接控制器（图 2）、伺服焊钳（图 3）、冷却系统、电极修磨器组成。其中焊接控制器主要负责对焊接过程实施控制、监视和检测，伺服焊钳是利用伺服电机替代压缩空气作为动力源的一种新型焊钳，主要用于汽车的点焊，伺服控制技术可以对焊接参数进行数字化控制管理，保证焊接质量，并且由于电极之间 图 2 焊接控制器 图 3 伺服焊钳 是软接触，所以减少了噪音。伺服焊钳上通常有电极握杆、软连接、电极帽等导电元件，其中电极帽由于通电焊接的原因，会出现电极的氧化，而每到一定的焊接次数会进行电极的自动修磨，修磨到一定的磨损量，需要重新更换电极帽。冷却系统是对伺服焊钳和焊接控制器进行散热，一般由软化水作为冷却源1。2 西门子触摸屏 汽车焊接生产线不仅有焊接机器人，还有可编程控制器、触摸屏，可编程控制器作为整条生产线的控制大脑，对生产线所有设备进行控制和对焊接机器人进行管理，能够采集现场传感器和机器人的状态，并将状态信息通过总线发送给触摸屏，触摸屏通过接收到的可编程控制器数据反映到图像画面的变化，让产线操作人员能够通过触摸屏掌握到整条生产线的状态2。焊接机器人作为整条焊接生产线最重要的设备，它的状态显示也尤为重要，焊接机器人的状态信息通常有机器人操作状态信息、启动停止信息、焊钳修磨换帽信息、报警信息等。如图 4 所示，触摸屏显示了焊接机器人修磨状态信息，包括焊接完成计数、焊接完成极限、修磨计数、修磨完成极限，其中焊接完成计数代表机器人完成了工作循环的次数，焊接完成极限表示的是工作循环达到设定的次数后机器人开始电极帽修磨，修磨计数表示的是机器人已经完成电极帽修磨的次数，修磨极限设置表示的是机器人修磨达到设定的次数后机器人运行至换帽位，人工去换帽。由此画面可见，机器人的修磨和换帽信息都是通过触摸屏去查看和设置，并且由于整条产线的机器人几十台，每台机器人的修磨状态占用了一个显示画面，整条产线的机器人修磨状态画面有几十个，一些重要的信息人员没有充裕的时间和精力去查看，如机器人到达换帽条件第 16 期 饶王飞：基于西门子 VB 脚本实现伺服焊钳换帽预警功能 131 后，因人员发现不及时导致产线的停线，造成生产异常，影响了生产的效率。图 4 触摸屏显示画面 3 VB 脚本 西门子的触摸屏提供了很多内置功能函数，当这些函数无法满足要求时，就需要自己动手编写一个符合要求的函数或者功能，如本文将焊接机器人需要换帽的信息做成提前预警功能，并在屏幕上做成弹窗，弹窗内容显示哪个工位哪一台机器人在下一次的工作循环完成后需要更换电极帽。4 使用VB脚本实现换帽预警功能的方法 首先实现换帽预警功能的方法是当机器人在下一台需要换帽时，通过 VB 脚本的执行使触摸屏出现弹窗并进行闪烁显示，以提醒操作员准备电极帽并在机器人的下一个工作循环进行更换，其中就要使用到 HMI 变量（外部）、HMI 变量（内部）、文本列表、I/O 域、文本域、按钮等功能3，以下为实现这一过程的步骤。4.1 添加 VB 函数 如图 5 所示在项目树选择 HMI_MB040，选中脚本，出现 VB 脚本，双击添加新 VB 函数，可看到函数初始框架已经建立，自动插入代码的开头和结尾部分。图 5 添加 VB 脚本 4.2 新增 HMI 变量 如图 6 所示，在项目树选择 HMI_MB040-HMI变量默认变量表，然后双击打开，在里面新建关于机器人焊钳电极修磨与换帽需要的变量，并将其与 PLC 中创建的变量连接。图 6 添加 HMI 变量（PLC）如图 7 所示，在 HMI 变量表中新增机器人换帽预警启用按钮、机器人换帽预警选择的内部变量。图 7 添加 HMI 变量（内部）4.3 添加文本列表 如图 8 所示，在项目树选择 HMI_MB040，找到文本列表并打开。132 汽 车 实 用 技 术 2023 年 图 8 添加文本列表 在名称里添加“机器人换帽预警对应机器人名称”，在文本列表条目里添加 15 台机器人对应的工位号，用于弹窗时显示当前机器人的工位名称2。4.4 添加弹出画面 如图 9 所示，在项目树选择 HMI_MB040，找到弹出画面，添加一个新的弹出画面，名称为换帽预警。图 9 添加弹出画面 如图 10 所示，在弹出画面中添加需要提示的文字信息。图 10 弹出画面内容 4.4.1 添加符号 I/O 域 如图 11 所示，在弹窗画面中添加一个符号 I/O域，其中符号 I/O 域的属性列表中的过程下面的变量中填入在 HMI 变量中添加的“机器人换帽预警选择”，在内容下的文本列表选择“机器人换帽预警对应名称”。4.4.2 添加文本域 如图 12 所示，在弹窗画面中添加一个文本域，在文本域的属性中，找到常规文本，在里面填入“机器人下一次工作结束需要换帽”。图 11 符号 I/O 域添加 图 12 文本域属性添加 4.5 添加 VB 脚本代码 在 VB 脚本编辑区内添加 15 台机器人换帽预警触发所需要的代码，如下所示为 UB030L1 工位机器人的代码4：If SmartTags(换帽预警启用按钮).Value=True And UB030L1_ROBOTS_TD_NUM_SET=UB030L1_ROBOTS_TD And UB030L1_CYC_ WORK_NUM_SET=UB030L1_CYC_WORK+1 Then SmartTags(机器人换帽预警选择)=1 ShowPopupScreen 换 帽 预 警,550,300,hmi Bottom,hmiAnimationOff,hmiMedium End If 代码的含义为判断换帽预警启用按钮被按第 16 期 饶王飞：基于西门子 VB 脚本实现伺服焊钳换帽预警功能 133 下，并且机器人修磨设定数 UB030L1_ROBOTS_ TD_NUM_SET 与机器人当前修磨数 UB030L1_ ROBOTS_TD 相等，并且机器人循环工作完成设定数UB030L1_CYC_WORK_NUM_SET等于机器人循环工作完成数 UB030L1_CYC_WORK 加 1 的时候，机器人换帽预警变量赋值为 1，并且显示换帽预警的弹窗画面。4.6 添加启用换帽预警按钮 如图 13 所示在触摸的主画面中添加一个按钮，按钮文本为启用换帽预警，在按钮的事件中选择单击事件，并添加取反位的函数，变量填入 图 13 添加启用换帽预警按钮 换帽预警启用按钮，当单击按钮时，变量“换帽预警启用按钮”置 1，再次按下后，变量“换帽预警启用按钮”置 0。通过增加换帽预警按钮、弹出画面和相应的VB 脚步代码后，触摸屏能够在机器人换帽的前一个工作流程进行弹窗提示，提示内容包含了机器人工位信息和功能信息，满足现场使用要求。5 结语 本文对 HMI 触摸屏的 VB 脚本功能进行设计研究，根据 VB 脚本的弹窗功能，实现了在汽车焊接生产线上对机器人焊接系统的电极换帽进行弹窗预警，提醒产线机器人操作员提前对机器人电极帽更换进行准备工作，提高机器人焊接生产线的工作效率。参考文献 1 刘伟,周广涛,王玉松.焊接机器人基本操作及应用M.北京:电子工业出版社,2015.2 石学勇.西门子触摸屏的组态和编程J.科技资讯,2017(3):18-20.3 廖常初.西门子人机界面(触摸屏)组态与应用技术M.北京:机械工业出版社,2018.4 杨忠宝,刘向东.VB 语言程序设计教程M.北京:人民邮电出版社,2020.