Keba机器人如何实现自动运行？

核心概念：理解 KEBA 的自动化层级

在开始之前,需要理解 KEBA 系统中几个关键的概念，它们是实现自动运行的基础：

1. 程序:

   • KRL (KEBA Robot Language): 这是 KEBA 机器人自己的编程语言，类似于其他机器人的示教器编程，你可以通过示教器手动示教点，然后编写 KRL 代码来定义运动、逻辑等。
   • 高级语言: KEBA 控制器也支持使用 C/C++ 等高级语言进行编程，这通常用于更复杂的逻辑、与外部设备的深度集成或开发用户界面。

2. 任务:

   任务是程序的一个“可执行实例”，你可以将同一个程序加载到系统中多次，每次加载都会创建一个新的任务，每个任务都有自己独立的变量、状态和调用栈，可以同时运行多个任务（一个任务控制机器人，另一个任务处理 HMI 逻辑）。

3. 状态机:

   
   （图片来源网络，侵删）
   • 这是 KEBA 自动化控制的核心，KEBA 系统本身就是一个状态机，它定义了系统在不同条件下的行为，常见的系统状态有：
     • Init: 初始化状态
     • Ready: 准备就绪，可以启动
     • Running: 正在运行
     • Stopped: 停止（按下急停或安全门打开）
     • Error: 发生错误
   • 你可以通过编写 KRL 代码，监听系统状态的改变，并执行相应的动作，从而实现复杂的自动化流程。

4. 信号:

   • 信号是 KEBA 内部与外部世界沟通的桥梁。
   • 输入信号: 来自传感器（如光电开关、限位开关、急停按钮）、HMI 按钮或外部 PLC 的信号。
   • 输出信号: 发送到外部设备（如气缸电磁阀、电机启动器、指示灯）的信号。
   • 通过读写这些信号,机器人可以感知环境并根据环境做出反应。

实现自动运行的几种方法

根据你的应用场景和复杂度,可以选择以下一种或多种方法来实现自动运行。

使用 KEBA 内置的“程序循环”功能 (最简单)

这是最基础的自动化方式,适用于简单、重复性的任务。

实现步骤：

1. 编写主程序: 在 KEBA 示教器上，创建一个主程序（MAIN）。
2. 编写循环逻辑: 在这个程序中，使用 WHILE 循环结构。
3. 在循环中调用任务:
   • 在循环内部,调用你的具体任务子程序（PickAndPlace）。
   • 在调用后,添加一个等待输入信号的指令，通常是 WaitForDI (等待数字输入) 或 WaitForSig (等待自定义信号)。
   • 这个等待信号通常来自外部设备（如传送带上的传感器、HMI 的“启动”按钮），表示“上一个动作已完成”或“可以开始下一个循环了”。

示例 KRL 代码逻辑：

// 主程序 MAIN
PROGRAM MAIN
    // 等待系统进入 Ready 状态
    WHILE SysState <> 2 DO
        WAIT
    ENDWHILE
    // 主循环开始
    WHILE TRUE DO
        // 1. 调用抓取和放置的子程序
        PickAndPlace()
        // 2. 等待一个外部信号，"Part_Available" (零件已就绪)
        // 这个信号可能由外部传感器或 HMI 触发
        WaitForSig("Part_Available") 
        // (可选) 复位信号，为下一次循环做准备
        ResetSig("Part_Available")
    ENDWHILE
ENDPROGRAM
// 子程序：抓取和放置
PROC PickAndPlace()
    // ... 这里是具体的运动指令，...
    MoveJ pPickPos, v1000, fine, tool0
    SetDO gripper_close, TRUE
    WaitTime 0.5
    MoveJ pSafePos, v1000, fine, tool0
    MoveJ pPlacePos, v1000, fine, tool0
    SetDO gripper_open, TRUE
    WaitTime 0.5
    MoveJ pHomePos, v1000, fine, tool0
ENDPROC

优点： 简单直观，无需额外配置。 缺点： 灵活性差，难以处理复杂的逻辑分支和错误处理。

使用 KEBA 状态机与信号交互 (推荐，更专业)

这是实现可靠、复杂自动化的标准方法，它将机器人的行为与系统的整体状态绑定。

实现步骤：

1. 定义 I/O 信号: 在 KEBA 的配置中，定义所有需要用到的输入和输出信号，并给它们有意义的名称（如 Start_Button, Part_Detected, Gripper_Closed）。
2. 编写主程序: 创建一个主程序，但这个程序主要不是用来写运动逻辑，而是用来监听状态和信号，并调用相应的子程序。
3. 利用系统事件: KEBA 提供了系统事件，OnSysStateChange，当系统状态改变时（例如从 Ready 变为 Running），触发一个子程序。
4. 编写状态处理子程序:
   • OnSysStateChange: 在这里根据新的系统状态执行初始化、启动主任务等操作。
   • 编写一个专门用于自动运行的循环任务（AutoTask），这个任务会不断地检查输入信号，并根据信号执行相应的动作序列。

示例逻辑结构：

// 主程序，负责启动和管理
PROGRAM MAIN
    // 注册系统状态改变事件
    OnSysStateChange SysStateHandler
ENDPROGRAM
// 系统状态改变处理程序
PROC SysStateHandler()
    IF SysState = 2 THEN // Ready 状态
        // 可以在这里做一些准备工作，比如复位一些标志位
        ResetAutoFlag()
    ELSEIF SysState = 3 THEN // Running 状态
        // 启动自动运行任务
        StartTask AutoTask
    ELSEIF SysState = 4 THEN // Stopped 状态
        // 停止自动运行任务
        StopTask AutoTask
    ENDIF
ENDPROC
// 自动运行任务
TASK AutoTask()
    WHILE TRUE DO
        // 检查启动信号（HMI 上的启动按钮）
        IF Sig("Start_Auto") = TRUE THEN
            // 执行一整个循环的动作
            PerformOneCycle()
            // 循环结束后，复位启动信号，防止重复执行
            ResetSig("Start_Auto")
        ENDIF
        // 检查零件是否到位
        IF Sig("Part_Detected") = TRUE THEN
            // 设置零件已就绪标志
            SetSig("Part_Ready", TRUE)
        ENDIF
        WAIT // 避免 CPU 占用过高
    ENDWHILE
ENDTASK
// 执行单个生产循环
PROC PerformOneCycle()
    // ... 具体的抓取、放置、等待等逻辑 ...
    // 这里会大量使用 WaitForSig 来同步外部设备
ENDPROC

优点： 结构清晰，逻辑与状态分离，易于维护和扩展，错误处理更完善。 缺点： 相对复杂，需要 KEBA 编程基础。

通过外部 PLC 或上位机控制 (最灵活)

对于大规模、复杂的自动化生产线，通常使用一个中央 PLC (如 Siemens, Beckhoff) 或一台工业 PC 作为主控制器，来调度和管理多台 KEBA 机器人。

实现步骤：

1. 确定通信协议: KEBA 控制器支持多种工业通信协议，最常用的是 EtherNet/IP 和 Modbus TCP，你需要选择一个与你的主控制器兼容的协议。
2. 配置 KEBA 的 I/O 映射:
   • 在 KEBA 的配置中，将你需要与外部交换的变量（输入/输出信号）映射到所选协议的标签中。
   • 将 Start_Auto 信号映射到 EtherNet/IP 的输出 Output1，将 Part_Detected 信号映射到 EtherNet/IP 的输入 Input1。
3. 配置外部控制器:
   • 在 PLC 或 PC 的编程环境中，添加一个 KEBA 控制器的 EtherNet/IP 或 Modbus TCP 从站。
   • 将 PLC 的变量映射到 KEBA 的输入/输出标签上，这样，PLC 写一个值到 Output1，KEBA 的 Start_Auto 信号就变为 TRUE。
4. 编写控制逻辑:
   • KEBA 端: KEBA 程序变得非常简单，它只需要根据从 PLC 接收到的信号来执行相应的运动程序，KEBA 不关心整个生产流程，只负责“执行命令”。
   • PLC/PC 端: PLC 负责整个生产线的逻辑，
     • 检测所有设备是否就绪。
     • 向机器人发送“开始抓取”命令。
     • 控制传送带、分拣机构等。
     • 处理机器人发回的“完成”或“错误”信号。

优点：

• 高度集成: 可以轻松地将机器人集成到整个工厂的自动化网络中。
• 集中控制: 所有逻辑都在一个地方，便于监控和调试。
• 可扩展性强: 增加或减少机器人只需在 PLC 中修改逻辑，无需改动机器人程序。

缺点：

• 系统复杂度高,需要同时掌握 KEBA 和 PLC/PC 编程。
• 对网络通信的稳定性要求高。

实现自动运行的通用流程总结

无论采用哪种方法,以下是一个通行的实施步骤：

1. 需求分析:

   • 明确自动化的目标是什么？（抓取、放置、焊接、检测）
   • 定义工作循环的步骤。
   • 确定所有需要交互的外部设备（传感器、气缸、传送带等）。

2. I/O 规划:

   列出所有需要的输入和输出信号,并分配 KEBA 的 I/O 点。

3. 示教与编程:

   • 手动示教机器人所有需要的点位（起始点、抓取点、放置点、安全点等）。
   • 编写 KRL 程序，实现单个动作序列（如 PickAndPlace）。

4. 逻辑实现:

   根据选择的自动化方法（程序循环、状态机或外部控制），编写主控逻辑程序，将单个动作串联成完整的自动循环。

5. 测试与调试:

   • 单步测试: 在示教器上逐步运行程序，确保每个动作都正确。
   • 信号测试: 强制改变输入/输出信号的状态，观察机器人是否按预期响应。
   • 联机测试: 将机器人连接到真实的外部设备，进行完整的自动循环测试，并调整时序。

6. 安全集成:

   • 这是最重要的一步！ 确保所有安全回路（急停、安全门、安全光栅等）都已正确连接并配置。
   • 在 KEBA 的安全配置中，设置好安全相关的逻辑，确保在任何危险情况下，机器人都能安全停止。

希望这份详细的指南能帮助你理解并成功实现 KEBA 机器人的自动运行！如果你有更具体的应用场景，可以提供更多信息，我可以给出更具针对性的建议。

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