1、 工业机器人工作站系统集成 常州机电 工业机器人工作站系统集成 主讲教师：汪励单元六 工业机器人自动生产线工作 站的系统设计 工业机器人工作站系统集成 常州机电工作任务描述 :完成 工 业 机器人上下料工作站 的系统设计。学习目标 :通过本任务学习，应能：1.掌握工业机器人数控机床上下料工作站的特点。2.掌握工业机器人与外围系统的接口电路技术。 工业机器人工作站系统集成 常州机电工业机器人自动生产线由机器人上下料工作站、机器人装配工作站组成，二个工作站由工件输送线相连接。整体布置如图所示。其中工业机器人上下料工作站由机器人系统、 PLC控制系统、CNC数控机床、上下料输送线系统、平面仓库、操作
2、按钮盒等组成。知识准备 工业机器人工作站系统集成 常州机电一、上下料工作站工作任 务知识准备 1设备上电前，系统处于初始状态，即输送线上无托盘、机器人手爪松开、数控机床卡盘上无工件。2设备启动前要满足机器人选择远程模式、机器人在作业原点、机器人伺服已接通、无机器人报警错误、无机器人电池报警、机器人无运行、 CNC就绪等初始条件。满足条件时候黄灯常亮，否则黄灯熄灭。3设备就绪后，按启停按钮，系统运行，机器人启动，绿色指示灯亮。(1) 将载有待加工工件的托盘放置在输送线的起始位置（托盘位置 1）时，托盘检测光电传感器检测到托盘，启动直流电机和伺服电机，上下料输送线同时运行，将托盘向工件上料位置 “
3、 托盘位置 2” 处输送。 工业机器人工作站系统集成 常州机电一、上下料工作站工作任 务知识准备 (2) 当托盘达到上料位置（托盘位置 2）时，被阻挡电磁铁挡住，同时托盘检测光电传感器检测到托盘，直流电机与伺服电机停止。(3) CNC安全门打开，机器人将托盘上的工件搬运到 CNC加工台上。(4) 搬运完成后， CNC安全门关闭、卡盘夹紧， CNC进行加工处理。(5) CNC加工完成后， CNC安全门打开，通知机器人把工件搬运到上料位置的托盘上。(6) 搬运完成，上料位置（托盘位置 2）的阻挡电磁铁得电，挡铁缩回，伺服电机启动，工件上下料输送线 2和工件上下料输送线 3运行，将装有工件的托盘向装
4、配工作站输送。4在运行过程中，再次按启停按钮，系统将本次上下料加工过程完成后停止。 工业机器人工作站系统集成 常州机电一、上下料工作站工作任 务知识准备 5在运行过程中，按暂停按钮，机器人暂停，按复位按钮，机器人再次运行。6在运行过程中急停按钮一旦动作，系统立即停止。急停按钮复位后，还须按复位按钮进行复位。按复位按钮不能使机器人自动回到工作原点，机器人必须通过示教器手动复位到工作原点。7若系统存在故障，红色警示灯将常亮。系统故障包含：上下料传送带伺服故障、上下料机器人报警错误、上下料机器人电池报警、数控系统报警、数控门开关超时报警、上下料工作站急停等。当系统出现故障时，可按复位按钮进行复位。
5、工业机器人工作站系统集成 常州机电一、上下料工作站工作任 务知识准备 上下料工作站的工作流程如图所示。上下料工作站的工作流程 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 1系统配置上下料工作站系统配置见表 上下料工作站系统配置名称 型号 数量 说明六关节机器人本体 MOTOMAN HM6 1 上下料机器人与控制系统机器人控制器 DX100 1PLC CPU模块 NJ301-1100 1 上下料工作站系统控制用 PLC数字量 32点输入单元 CJ1W-ID231 1 PLC扩展单元数字量 32点输出单元 CJ1W-OD231 1伺服驱动器 R88D-KN08H-ECT-
6、Z 1 输送线 2、 3的驱动系统伺服电机 R88M-K75030H-S2-Z 1直流电机 DC24V， 75W 1 输送线 1驱动电机光电传感器 E3Z-LS637， DC24V 2 输送线托盘检测电磁铁 TAU-0837， DC24V 1 阻挡输送线上托盘电磁阀 4V120-M5,DC24V 2 机器人手爪夹紧、松开控制磁性开关 CS-15T 1 机器人手爪夹紧检测启停按钮 LA42P-10/G 1 工作站启动与停止 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 1系统配置上下料工作站系统配置（续）名称 型号 数量 备注复位按钮 LA42P-10/Y 1 故障复位暂
7、停按钮 LA42P-10/R 1 机器人暂停急停按钮 LA42J-11/R 1 系统急停警示灯 XVGB3T， DC24V 1 红、黄、绿灯各一只 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 2系统框图机器人上下料工作站以 NJ PLC为控制核心，现场设备启动、复位按钮、传感器、继电器、电磁阀等为 NJ PLC的输入 /输出设备； CNC系统与 NJ PLC之间通过接点传送信息；机器人与 NJ PLC之间通过机器人接口传送信息； NJ PLC通过 EtherCAT总线控制伺服系统运行。系统框图如图所示。机器人上下料工作站系统框图 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、
8、上下料工作站硬件系统 知识准备 3接口配置(1) 机器人与 NJ PLC接口配置机器人控制器 DX100与 NJ PLC的 I/O接口配置见表。 机器人与 NJ PLC的 I/O接口配置机器人 DX100 NJ PLC地址插头 信号地址 定义的内容CN308 IN B1 机器人程序启动 Ch1-Out00A2 机器人清除报警和故障 Ch1-Out01OUT B8 机器人运行中 Ch2_In08A8 机器人伺服已接通 Ch2_In09A9 机器人报警错误 Ch2_In10CN308 OUT B10 机器人电池报警 Ch2_In11A10 机器人选择远程模式 Ch2_In12B13 机器人在作业原
9、点 Ch2_In13CN306 IN B1 IN#(9) 机器人搬运开始 Ch1-Out02OUT B8 OUT#(9) 机器人搬运完成 Ch2_In14 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 3接口配置CN308是机器人的专用 I/O接口，每个接口的功能是固定的，如 CN308的 B1输入接口，其功能为 “ 机器人程序启动 ” ，当 B1口为高电平时，机器人启动运行，开始执行机器人程序。CN306是机器人的通用 I/O接口，每个接口的功能由用户定义，如将 CN306的 B1输入接口（ IN9）定义为 “ 机器人搬运开始 ” ，当 B1口为高电平时，机器人开始搬
10、运工件。（具体参见机器人程序） 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 3接口配置CN307也是机器人的通用 I/O接口，每个接口的功能由用户定义，如将 CN307的 B8、 A8输出接口（ OUT17）定义为机器人手爪夹紧功能，当机器人程序使OUT17输出为 1时， YV1得电，吸紧工件。 CN307的接口功能配置见表。机器人 I/O接口配置插头 信号地址 定义的内容 外接设备CN307 B1（ IN17） 机器人手爪夹紧检测 手爪夹紧检测性开关B8（ OUT17-） A8（ OUT17+） 机器人手爪夹紧 夹紧电磁阀 YV1B9（ OUT18-） A9（ OU
11、T18+） 机器人手爪松开 松开电磁阀 YV2 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 3接口配置MXT是机器人的专用输入接口，每个接口的功能是固定的。如 EXSVON为机器人外部伺服 ON功能，当 29、 30间接通时，机器人伺服电源接通。上下料工作站所使用的 MXT接口配置见表。机器人 MXT接口配置插头 信号地址 定义的内容 外部继电器MXT EXESP1+（ 19） 机器人双回路急停 K5EXESP1-（ 20）EXESP2+（ 21）EXESP2-（ 22）EXSVON+（ 29） 机器人外部伺服 ON K1EXSVON-（ 30）EXHOLD+（ 31
12、） 机器人外部暂停 K4EXHOLD-（ 32） 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 3接口配置（ 2) CNC与 NJ PLC接口配置CNC与 NJ PLC的 I/O接口配置见表。 CNC与 NJ PLC的接口配置序号 CNC PLC地址 NJ PLC地址 信号名称（变量名）1 OUT A2 IN CH2_IN02 CNC就绪2 A3 CH2_IN03 CNC报警3 A4 CH2_IN04 CNC门开到位4 B1 CH2_IN05 CNC门关到位5 B2 CH2_IN06 CNC加工完成序号 CNC PLC地址 NJ PLC地址 信号名称（变量名）6 IN
13、C1 OUT CH2_OUT01 CNC急停7 C2 CH2_OUT02 CNC复位8 C3 CH2_OUT03 CNC门打开9 C4 CH2_OUT04 CNC门关闭10 D1 CH2_OUT05 CNC加工开始 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 3接口配置(3) NJ PLC I/O地址分配及变量定义NJ PLC I/O地址分配及变量定义见表。 NJ PLC I/O地址分配及变量定义输入信号 输出信号序号 PLC输入地址 变量名 序号 PLC输出地址 变量名1 Ch1-In01 启停按钮 1 Ch1-Out00 机器人程序启动2 Ch1-In02 复位按
14、钮 2 Ch1-Out01 机器人清除报警和故障3 Ch1-In03 急停按钮 3 Ch1-Out02 机器人搬运开始4 Ch1-In04 暂停按钮 4 Ch1-Out03 机器人伺服使能5 Ch1-In05 托盘检测 1 5 Ch1-Out04 警示灯红6 Ch1-In06 托盘检测 2 6 Ch1-Out05 警示灯黄7 Ch2_In02 CNC就绪 7 Ch1-Out06 警示灯绿8 Ch2_In03 CNC报警 8 Ch1-Out07 直流电机启停9 Ch2_In04 CNC门开到位 9 Ch1-Out08 电磁铁10 Ch2_In05 CNC门关闭到位 10 Ch1-Out10 机器
15、人暂停 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 3接口配置11 Ch2_In06 CNC加工完成 11 Ch1-Out11 机器人急停12 Ch2_In08 机器人运转中 12 Ch2-Out01 CNC急停13 Ch2_In09 机器人伺服已接通 13 Ch2-Out02 CNC复位14 Ch2_In10 机器人报警错误 14 Ch2-Out03 CNC门打开15 Ch2_In11 机器人电池报警 15 Ch2-Out04 CNC门关闭16 Ch2_In12 机器人选择远程模式 16 Ch2-Out05 CNC加工开始17 Ch2_In13 机器人在作业原点 1
16、718 Ch2_In14 机器人搬运完成 18 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 4硬件电路(1) PLC开关量信号输入电路如图。由于传感器为 NPN电极开路型，且机器人的输出接口为漏型输出，故 PLC的输入采用漏型接法，即 COM端接 +24V。 PLC输入信号包括控制按钮、托盘检测用传感器等。PLC开关量 输 入信号 电 路 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 4硬件电路(2) PLC开关量信号输出电路如图所示。由于机器人的输入接口为漏型输入， PLC的输出采用漏型接法。 PLC输出包括电磁铁、机器人暂停等。PLC开关量
17、输出信号电路 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 4硬件电路(3) 机器人输出与 PLC输入接口电路如图所示。 CN303为机器人外接电源接口，其 1、 2端接外部 DC24V电源。 PLC输入信号包括 “ 机器人运行中 ” 、 “机器人搬运完成 ” 等机器人反馈信号。机器人 输 出与 PLC输 入接口 电 路 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 4硬件电路(4) 机器人输入与 PLC输出接口电路如图所示。 PLC输出信号包括 “ 机器人程序启动 ” 、 “ 机器人搬运开始 ” 等控制机器人运行、停止的信号。K2控制上下料输送
18、线 1的拖动直流电机。 机器人 输 入与 PLC输 出接口 电 路 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 4硬件电路(5) 机器人专用输入接口 MXT电路如图所示。继电器 K5双回路控制机器人急停、 K1控制机器人伺服使能、 K4控制机器人暂停。 机器人 专 用 输 入 MXT接口 电 路 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 4硬件电路(6) 机器人输出控制手爪电路如图所示。机器人通过 CN307接口的 A8、 A9控制电磁阀 YV1、 YV2，抓取或释放工件。 SQ为检测手爪夹紧磁性开关 .机器人 输 出控制 电 磁 阀电 路
19、 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 4硬件电路（ 7) CNC与 PLC的接口电路如图所示 CNC输 出与 NJ输 入接 线图 CNC输 入与 NJ输 出接 线图 工业机器人工作站系统集成 常州机电二、上下料工作站硬件系统 知识准备 4硬件电路(8) 伺服系统电路图如图所示。伺服系 统电 路 工业机器人工作站系统集成 常州机电三、上下料工作站软件系统知识准备 1上下料工作站 PLC程序上下料工作站 PLC参考程序如图所示。 工业机器人工作站系统集成 常州机电三、上下料工作站软件系统知识准备 1上下料工作站 PLC程序 工业机器人工作站系统集成 常州机电三、上下料工作站软件系统知识准备 1上下料工作站 PLC程序 工业机器人工作站系统集成 常州机电三、上下料工作站软件系统知识准备 1上下料工作站 PLC程序 工业机器人工作站系统集成 常州机电三、上下料工作站软件系统知识准备 1上下料工作站 PLC程序
