一、实训概述

本次实训分为两套自动化工作站开发案例：

案例1：RobotStudio ABB机器人工作站，工艺流程：工件上料输送 → 第一次喷涂 → 输送过渡 → 第二次喷涂 → 机器人单层码垛，喷涂动作同步实现工件换色效果；

案例2：FactoryIO + S7-200 SMART PLC联合仿真工作站，工艺流程：两轴机构分拣工件 → 工业机器人搬运 → 数控加工中心加工 → 成品转运至下一条产线。

两套案例覆盖离线机器人编程、PLC逻辑控制、虚拟仿真、信号握手联调等工业自动化核心内容。

二、案例1：RobotStudio 输送-双喷涂-单层码垛工作站

2.1 工艺需求

工件由起始传送带持续送料，到达喷涂工位1，机器人执行喷涂、工件变色；传送带继续输送工件至喷涂工位2，二次喷涂；完成两次喷涂后，机器人抓取工件，在料盘上完成单层码垛，循环运行。

2.2 工作站建模步骤

1. 模型导入与布局搭建

从RobotStudio模型库导入传送带、喷涂工装、机器人本体、码垛托盘、工件模型，按照流程顺序摆放：上料传送带→喷涂工位1→中间输送段→喷涂工位2→码垛区域，调整各设备基座位置，避免干涉。

2. 机械装置与运动设定

设置传送带运动属性，设定输送速度；给喷涂工位添加检测传感器（碰撞/信号检测），工件到位后触发信号。

3. IO信号规划（握手信号）

信号名 类型 作用

DI_Convey_In 数字输入 工件到达喷涂1检测信号

DO_Spray1_Start 数字输出 启动第一次喷涂，工件变色

DI_Spray2_In 数字输入 工件到达喷涂2检测信号

DO_Spray2_Start 数字输出 启动第二次喷涂

DI_Pallet_Ready 数字输入 码垛托盘就绪

DO_Pick 数字输出 机器人吸盘抓取工件

4. RAPID程序编写思路

主程序循环等待到位信号；喷涂路径采用MoveJ/MoveL编写喷涂轨迹；码垛部分用偏移函数Offs()计算单层每个码放点位；抓取、放料增加吸盘延时，增加安全等待。

5. 仿真与干涉检查

运行碰撞检测，检查机器人运动时和传送带、工装是否碰撞；调节速度、等待延时，保证喷涂、输送、码垛时序不冲突，调试循环流程。

2.3 核心要点

喷涂完成使用组件属性控制，实现工件“换颜色”效果；工位之间依靠信号互锁，必须等上一个工序完成，传送带才继续送料，防止工件堆积。

三、案例2：FactoryIO + S7-200 SMART PLC 分拣-搬运-数控加工转运工作站

3.1 工艺需求

原料进入分拣工位，两轴分拣机构完成工件分拣识别；合格工件由工业机器人抓取搬运，送入数控加工中心；加工完成后，机器人将成品取出，转运到下一条产线，不合格工件分流。整套流程由S7-200 SMART PLC作为主控。

3.2 建模与开发步骤

1. FactoryIO场景搭建

在FactoryIO画布中拖拽组件：上料传感器、两轴分拣机构、工业机器人、数控加工中心、出料传送带、分流通道，布置产线布局，给每个执行机构绑定IO端子。

2. FactoryIO 与 PLC通信配置

使用S7协议连接FactoryIO和S7-200 SMART，建立虚拟通信，实现PLC和仿真场景之间信号互通。

3. PLC I/O分配

输入：工件检测传感器、分拣到位信号、加工完成信号、机器人就绪信号；

输出：分拣气缸动作、机器人抓取指令、数控加工启动、转运传送带启动。

4. 梯形图逻辑设计

采用顺序控制（SCR顺序继电器）编写流程：

① 检测到工件 → 启动两轴分拣，区分合格/不合格；

② 合格工件到位，发信号给机器人，机器人抓取；

③ 机器人将工件送入数控加工中心，PLC发送加工启动信号；

④ 加工完成信号反馈PLC，控制机器人取出工件，转运至下一产线；

全程添加互锁：上一步未完成，禁止下一步动作，防止误动作。

5. 联合仿真调试

下载程序到PLC，运行FactoryIO仿真，逐个工位测试信号时序；修正延时、传感器触发条件，排查信号不握手、动作顺序错乱问题。

四、两套案例通用建模开发步骤总结（核心）

1. 需求梳理，工艺流程拆分

先画工艺流程图，把连续产线拆成独立工位，明确每个工位做什么、工位之间的先后顺序，确定哪些是机器人动作、哪些是PLC控制的输送/气缸机构。

2. 仿真场景建模、设备布局

在RobotStudio / FactoryIO中导入模型，按照工艺顺序排布设备，预留运动空间，提前规避机械干涉。

3. IO信号规划，定义握手逻辑

划分传感器输入、执行器输出，工序之间依靠信号握手，这是流水线稳定运行的关键：前工序完成 → 输出完成信号 → 触发下工序启动。

4. 控制程序开发

RobotStudio：RAPID程序，规划运动轨迹、码垛点位、I/O等待逻辑；

FactoryIO+PLC：梯形图/SCR顺序控制，实现流水线时序、分拣逻辑。

5. 通信对接（PLC仿真联合项目）

配置仿真软件和PLC之间的通讯协议，保证IO信号双向传递。

6. 仿真调试、干涉与时序优化

单工位单独调试，再整体联调；检查碰撞、工件堆积、动作超前滞后问题，修改延时、速度参数，完成稳定循环。

7. 文档记录

记录IO分配表、点位数据、遇到的BUG和解决方案，方便复盘。

五、实训总结

两套工作站分别代表机器人离线编程方向和PLC产线控制方向。RobotStudio侧重机器人轨迹规划、码垛算法、虚拟喷涂仿真；FactoryIO+S7-200 SMART侧重流水线顺序控制、传感器信号处理、多设备协同互锁。两个项目都遵循“先拆分工艺→再布局建模→分配IO→写控制程序→联调优化”的开发流程，是工业自动化产线开发的通用思路。

实训中常见问题：工位之间缺少信号互锁导致工件堆料、机器人点位姿态奇异、PLC时序逻辑混乱、仿真软件和PLC通信断开，解决核心就是严格使用信号握手，一步一等待。