徐家劲 赵丕武
摘 要：本文主要介绍ABB喷涂机器人降级模式的应用，目前喷涂机器人在家电、手机、汽车等多个行业应用广泛，而且技术相对已经非常成熟，本文主要针对汽车行业进行介绍，当前汽车厂整车喷涂生产线采用的ABB喷涂机器人多数是5500的，同时也有少量客户在使用5400，这两种机器人具有喷涂范围广，速度快，稳定性高，喷涂效果好等特点，喷涂机器人是集雾化器，空气分配系统，工艺IPS系统等为一体的先进一体化设备，能够对车身，零部件，进行精准、高效率喷涂，从而大大减少企业成本，提升产品质量，稳定性，目前绝大多数的汽车厂已经广泛应用。
关键词：机器人;降级模式
1 引言
当前我国工业自动化技术高速发展，汽车厂喷涂生产线已经实现全自动化喷涂，相对于以前的人工往复式喷涂具有更好的稳定性，效率更高，更加节省材料等特点，但喷涂机器人是一种先进且复杂的设备，在生产过程中难免发生故障，一旦发生故障，客户需要快速处理，一旦在短时间内无法快速恢复，对生产的影响非常大，所以针对此类故障，就出现了降级模式的应用，当某台机器人出现故障无法在短时间内快速恢复，就用剩余的机器人完成整车喷涂，代替有故障机器人的工作，等到生产结束再对该机器人进行维护，修理。降级模式的应用能够更进一步的对系统的灵活性进行优化提升，保证生产的稳定性，持续性。
2 喷涂生产线系统介绍
2.1 机器人系统组成
喷涂控制系统主要由机器人控制柜，机器人本体，示教器，外部控制监测上位机，集成工艺控制，雾化装置和吹扫单元等组成，机器人控制柜主要控制机器人运动，吹扫单元使机器人手臂内部形成一个正压环境，使其具备防爆功能，以具备在危险可燃区域工作，集成工艺控制主要控制空气，油漆，转速，高压等参数，最终通过雾化器实现喷涂，同时外部控制监测上位机能够监测、控制系统的功能及喷涂参数的调整（图1）。
2.2 生产线的系统配置
目前ABB整车喷涂生产线主要是以5500机器人为主，Roboware版本均为6.0以上，截止当前最高的是6.10.01版本，Robotware6.0以上的机器人需要配备的是4.60以上的IPS版本，整车喷涂线主要分为：鸟毛擦净站，中涂站，色漆内喷、外喷站，清漆内喷、外喷站;一般来说每个站的机器人数量是以喷涂节拍及工艺要求而定，以吉利汽车厂某项目为例，鸟毛擦净站主要由2台6700机器人组成，中涂站由4台5500机器人组成，色漆内喷站主要由4台5350开门机器人，2台5500开盖机器人，4台5500喷涂机器人组成，色漆外喷站由6台5500机器人组成，其中左侧4台，右侧2台，喷涂过程分为两道工序，每道由3台完成所有喷涂工作，清漆内喷站配置与色漆内喷站配置一样，清漆外喷也是由4台5500组成。每个站都有一台PLC及一台上位机单独对站内的机器人实现控制与监测等功能，每个站之间通过PLC进行数据交互。
2.3 降级模式介绍
一般来说降级模式主要应用在外喷站，内喷站由于工艺问题，机器人相互之间无法相互代替工作，一般不进行降级应用。降级模式仅限于1台机器人有故障的情况下使用，因为在生产过程中，一个站内多台机器人损坏的可能性相对来说比较少，同时受限于机器人臂展，喷涂空间，输送链速度等因素，几乎无法实现在两台机器人同时坏的情况下，采用降级模式。以中涂站4台机器人为例，正常情况下是由这4台机器人完成底漆的喷涂工作，假設其中一台机器人有故障且短时间内无法修复，可以暂时将该机器人移动到旁通位置，由剩下的3台机器人完成该站的喷涂工作，由此可知，本站4台机器人将有8种降级模式，每台机器人有3种工作模式（即正常模式，降级模式1，降级模式2）。
3 降级模式系统设计
3.1 PLC与机器人接口
在机器人备份文件中的SYSPAR文件下有EIO.cfg文件，该文件定义了机器人的输入输出信号接口，在该文件中定义了Inparam3信号，该信号为PLC发送的降级Option。
如图2所示，该信号被定义在commandIO上，对应的物理位置是DSQC352板上，占用的地址是48-63，即16位;信号类型为GI（组输入类型），在Inparam3设置为16位的情况下，Option范围就有2的16次方;很明显我们现场不可能有那么多车型选择，该数据长度的配置方便我们在系统上根据工艺进行编组。
3.2 降级模式轨迹程序
机器人的轨迹程序采用模块化设计，即将车身的轨迹分成模块化（例如前翼子板，前发动机盖，顶盖等等），每个模块单独作为一个例行程序，这样设计能够最大程度的优化程序，便于后续的轨迹调整及调用。轨迹程序模块化分组后，最终将所有的模块放到文件夹中，一般来说，文件夹的命名方式是以车型名称进行命名，存放在HOME文件夹下的Program中。
3.3 降级模式等待点
整车车身外喷喷涂时均采用等待点模式，等待点模式即输送链停止后，机器人继续运行到下一个等待点前的轨迹点，当输送链继续运行，c1position到达等待点设定的值后，机器人继续运行之后的轨迹。等待点的设计是为了输送链停止后，避免机器人手臂姿态过于扭曲，导致机器人报错，同时保证喷涂工艺质量等问题而设计的。
3.4 后台程序设计
机器人在运行轨迹程序之前，机器人首先执行PnStrategy.sys文件中的程序，解析PLC发送过来的Option数据，根据解析出来的数据调用对应的车型主程序，主程序调用loadprogmodule.sys文件中的程序，根据Option的数据，调用对应的轨迹模块，以及等待点模块，机器人根据调用的例行程序完成喷涂工作。
4 设计降级模式需注意的问题
（1）采用降级模式时，因为机器人喷涂区域增加，可能导致机器人手臂运动范围增加，速度增加，同时运行到某些特殊位置时，机器人姿态过于扭曲，在调试时需要注意控制机器人的喷涂区域，优化轨迹。
（2）因为生产节拍是固定的，降级模式设计时一般来说需要匹配正常模式时采用的链速，因此降级模式下机器人的速度要相应的增加，速度增加之后，喷涂刷子参数也需要相应的调整。
（3）降级模式下机器人工作时间需要控制合理的范围，即要保证能完成车身的喷涂，同时也要保证预留足够的清洗时间，因为生产过程中随时需要更换颜色。
（4）降级模式下机器人的等待模式也需要重新调试，避免机器人在降级模式下运行出现机器人故障影响正常生产。
5 结束语
降级模式的应用能够最大限度的保证生产线的持续运行，但降级模式不建议持续使用，因为此模式会给机器人增加负荷，容易对机器人造成磨损，所以我们在生产结束后应该尽快对机器人进行维修，同时应在日常的保养点检中提前发现问题，保证设备的稳定性。
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