神龍汽車有限公司武漢一廠總裝S1線塗膠機器人自投產(chan) 以來，一直使用菲尼克斯電氣的LOOP總線，該總線產(chan) 品自2005年就已經停產(chan) ，無法采購，庫存備件也已經為(wei) 零，一旦出現故障就麵臨(lin) 停線的風險。針對機器人的工作特點，我們(men) 決(jue) 定采用無線模塊和FIELD-LINE總線模塊相結合的方案，對機器人的總線進行更換，該項目由總裝維修在高溫假期間自改完成。
改造目標
　　此次改造的目的是淘汰老化已停產(chan) 的LOOP總線模塊CONTROL ENGINEERING China版權所有，將其全部更換為(wei) 菲尼克斯電氣目前的主流產(chan) 品。S1線的ABB塗膠機器人外圍共有15個(ge) LOOP總線模塊，其中有6個(ge) 安裝在機器人端拾器上，其餘(yu) 的9個(ge) 分別安裝在前、後風窗和塗膠泵站上；根據這個(ge) 特點，我們(men) 的改造方案是將前風窗、後風窗和塗膠泵站上的9個(ge) LOOP總線模塊更換為(wei) FIELD-LINE總線模塊，將機器人端拾器上的6個(ge) LOOP總線模塊更換為(wei) 無線模塊。圖1是改造之前機器人總線的CMD程序截圖，可以看出從(cong) "4.17模塊"到"4.31模塊"一共15個(ge) 模塊都是使用的LOOP總線，而從(cong) "4.0模塊"到"4.16模塊"使用的都是菲尼克斯電氣的IN-LINE總線（該總線模塊屬於(yu) 通用型，沒有停產(chan) 的風險）。

　　圖1  改造之前的機器人總線CMD組態

　　方法和難點
　　先將機器人程序、PLC程序和CMD程序全部備份，再將前風窗、後風窗、機器人端拾器和膠站上的總線模塊做好標記後拆除。
拆除舊模塊後，按照之前設計的CMD組態來固定新模塊，圖2所示為(wei) 新CMD組態，其中"4.0模塊"到"4.16模塊"沒有更換，取消了原有的"4.17"到"4.31模塊"，改成了3個(ge) 站點，分別是前風窗、後風窗和膠站（機器人端拾器使用的是無線模塊，受控於(yu) "7.2"和"7.6"這兩(liang) 個(ge) 無線基站模塊，並不單獨組成一個(ge) 站點）。

　　圖2  改造之後的機器人總線新CMD組態

　　安裝完模塊後，就開始進行電源接線。在原有的LOOP總線模式下，所有的模塊被電源線串成一個(ge) 環形（以機器人為(wei) 例，LOOP環的電源線從(cong) 電櫃中的LOOP總線分支模塊出來，經過前風窗－機器人端拾器－後風窗－膠站控製工程網版權所有，最後再回到電櫃中的LOOP總線分支模塊），這樣做的最大問題是當這個(ge) LOOP環斷開時（比如電纜斷路），很難立即判斷出到底是哪一段出現斷點（可能是電櫃到前風窗，或者前風窗到機器人端拾器，又或者是機器人端拾器到後風窗，還有可能是後風窗到膠站控製工程網版權所有，或是膠站到電櫃），就像串聯電路一樣，很難判斷故障的根源。在這次改造中www.cechina.cn，我們(men) 決(jue) 定摒棄這種連接方式，而采用並聯電路的方式，即以電櫃為(wei) 中心，同時分出四路電源，分別給前風窗、後風窗、膠站和機器人端拾器上的總線模塊供電，四路電源互不幹涉。這樣做的好處是，如果某一個(ge) 站點斷電，可以很容易查到是哪一路電源線的問題。
完成了電源接線並通電測試後www.cechina.cn，就開始了最為(wei) 繁瑣的信號接線和對點工作。在前風窗和後風窗站點上各有一個(ge) 模擬量輸入模塊，作用是將兩(liang) 個(ge) 位移傳(chuan) 感器發出的0～10V信號轉化反應到程序中，在觸摸屏上顯示出來。完成接線後，手動測試時我們(men) 發現，實際測量值和以前有很大的不同，而且前後風窗都是如此，這樣基本可以排除模塊本身的故障。經過仔細比較，發現LOOP總線模塊和FIELD-LINE總線模塊的針腳定義(yi) 不完全相同，這導致了測量值出現偏差，將位移傳(chuan) 感器的進線更改為(wei) 適應新模塊的接法後，再進行測量，測量值和以前完全一樣。
技術原理
1.無線總線的優(you) 點
（1）由於(yu) 塗膠機器人工作方式的限製，總線模塊必須固定在機器人的端拾器上，隨機器人一起運動，原來采用LOOP總線方式時，連接總線模塊的既有電源電纜，又有信號電纜，在護管中互相摩擦，幾乎每隔3個(ge) 月就要進行整體(ti) 更換；采用了無線技術後，護管中電纜的數量由原來的3根減少到1根，取消了信號電纜，實現了我們(men) 對設備自由移動和無損耗傳(chuan) 輸介質的需求。
（2）機器人島中的現場情況、障礙以及狹小的空間決(jue) 定了無線傳(chuan) 輸的可靠性、實用性要遠遠超過傳(chuan) 統的複雜布線。采用了無線技術以後，信號傳(chuan) 輸的可靠性、操作性、優(you) 異的診斷功能以及快速簡單的排障功能都得到了很好的驗證，在安裝調試過程中，無線模塊也能夠快速地接入已有控製係統。
2.無線總線的傳(chuan) 輸
（1）INTERBUS無線總線是靠藍牙傳(chuan) 輸的，最多可聯7個(ge) 從(cong) 站，對帶寬要求較低，傳(chuan) 輸的是小數據包，可以進行快速和穩定的傳(chuan) 輸。由於(yu) 采用的是FHSS（跳頻擴頻）技術和免費頻段，所以可以與(yu) WLAN和手機藍牙等設備並行，不用擔心幹擾源問題。
（2）無線傳(chuan) 輸從(cong) 根本上避免了機器人工作方式易產(chan) 生的抖動、幹擾和丟(diu) 失等弊端，特別是解決(jue) 了信號傳(chuan) 輸量限製的根本問題，實現了係統信息的全采集，提高了可靠性和穩定性，也給操作和維護帶來了方便。
（3）同時提供了係統無線接入點，解決(jue) 了機器人端拾器與(yu) 地麵總線連接的問題。在對總線係統進行調試、參數變更、故障檢查和維護時無需采用以往空中操作或隨行方式，可以在無線係統覆蓋區域內(nei) 的任意位置通過無線客戶端（如筆記本電腦）對係統全部被控點進行操作和監控。
（4）無線傳(chuan) 輸提高了係統的擴展性，將來要想增加I/O點，控製係統隻需增加一套輸入輸出模塊和一個(ge) 無線基站即可。
（5）無線傳(chuan) 輸係統保證了無機械摩損，無需參考點，絕對位置測量，實時檢測，最大限度地實現了機器人的智能化。
3.程序處理
（1）在改造過程中最重要的是程序的編輯，就是在CMD組態中定義(yi) I/O點，將其與(yu) PLC程序中的I/O點一一對應起來。對點有兩(liang) 種方法，第一種方法是在CMD組態的過程數據字中僅(jin) 僅(jin) 定義(yi) 一個(ge) 字（例如E48），這樣在PLC程序中將會(hui) 自動生成I48.0～I48.7這8個(ge) 輸入點，這樣做的話，在CMD組態時工作量很小，但在PLC程序中將麵臨(lin) 大量的程序更改，很容易出錯；第二種方法是在CMD組態時就一個(ge) 一個(ge) 定義(yi) 模塊上的過程數據字（見圖3），這樣做的話，PLC程序部分就完全不需要做任何更改，本文采用了第二種方法。

 　　（2）無線模塊和無線基站的對地址方法：首先確認一個(ge) 無線基站需要帶幾個(ge) 無線模塊，是什麽(me) 類型的，然後將無線基站上的Process data width settings（過程數據字長度）撥至幾（具體(ti) 算法是：無線基站本身占2個(ge) 字CONTROL ENGINEERING China版權所有，DIO模塊每個(ge) 占1個(ge) 字，AIO模塊每個(ge) 占3個(ge) 字，比如一個(ge) 無線基站帶了3個(ge) DIO模塊則過程數據字長度為(wei) 2＋1＋1＋1＝5；一個(ge) 無線基站帶了3個(ge) AIO模塊則過程數據字長度為(wei) 2＋3＋3＋3＝11），然後再將Device number settings（設備數量設置）撥至1，表示現在對第一個(ge) 無線模塊，再將第一個(ge) 無線模塊上的ID-PLUG插頭插在無線基站的ID-PLUG上，當下麵的指示燈由橙色變成綠色，就表示該無線模塊的地址對完了。
結語
將菲尼克斯電氣無線總線模塊應用在塗膠機器人以及西門子S7型PLC中，這對我們(men) 來說是第一次嚐試，應用在塗膠機器人中能夠充分地發揮它的優(you) 勢，性價(jia) 比很高。這在國內(nei) 無線網絡用在塗膠機器人係統中，特別是機器人可以自動抓取、塗膠和安裝項目中是一個(ge) 全新的嚐試。我們(men) 使用半年以來，不僅(jin) 總線故障率為(wei) 零，保證了後續備件的充足供應，每年還可節省更換備件費用超過5萬(wan) 元。