工业机器人电气控制设计及实例

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  内容简介

本书通过实例讲解，详细介绍了工业机器人电气控制设计方法。先介绍了工业机器人电气控制设计概论，括工业机器人的分类、桁架机器人典型控制系统及数控系统解决方案等概况；其次具体地讲解了工业机器人控制系统硬件设备与选型、硬件连接与设定；然后介绍了PMC程序编程基础；后通过实际案例，详细讲解数控桁架机器人的电气控制设计。 

本书内容贴近工程实际，选取实例典型，可供工业机器人、自动化、数控技术等方面的从业人员阅读，也可供大院校机械、自动化、智能制造等业师生学参考。

  目录

第1章工业机器人电气控制设计概论pan>

1.1工业机器人的分类pan>

1.1.1串联机器人pan>

1.1.2并联机器人4

1.2桁架机器人典型控制系统4

1.2.1基于PLC控制的解决方案4

1.2.2基于运动控制卡的解决方案5

1.2.3基于桁架机器人控制器的解决方案6

1.2.4基于数控系统的解决方案7

1.3桁架机器人FANUC数控系统解决方案8

1.3.1双通道系统解决方案8

1.3.2基于LOADER轴的解决方案9

1.3.3基于PMC轴的解决方案9

1.3.4基于I/O Link轴的解决方案9

1.3.5独立CNC解决方案10

1.4某商用车发动机缸体线桁架机器人基本概况1pan>

第2章数控桁架机器人控制系统的硬件设备与选型13

2.1CNC体结构13

2.2FANUC-0i-F系列数控装置15

2.2.1FANUC-0i-F系列数控装置硬件组成15

2.2.2FANUC-0i-F数控装置能选项17

2.3交流伺服电机18

2.3.1磁交流同步伺服电机αi系列18

2.3.2磁交流同步伺服电机βi系列2pan>

2.3.3FANUC脉冲编码器23

2.4伺服放大器24

2.4.1伺服放大器αiSV-B系列24

2.4.2伺服放大器βiSV-B系列28

2.5I/O模块29

2.5.1分线盘I/O模块29

2.5.2作面板用I/O模块和电柜用I/O模块35

2.5.3电柜用I/O单元38

2.5.4I/O Model-A40

2.6手持作单元44

2.6.1手持作单元HMOP44

2.6.2手持作单元iPendant47

2.7缸体线数控桁架机器人控制系统硬件选型50

2.7.1数控装置选型50

2.7.2I/O模块选型50

2.7.3交流伺服电机选型5pan>

2.7.4伺服放大器选型54

2.7.5手持作单元iPendant选型54

第3章数控桁架机器人控制系统的硬件连接与设定56

3.1CN体连接56

3.2电源连接58

3.2.1数控装置电源的连接58

3.2.2伺服系统电源的连接58

3.3伺服连接及设定6pan>

3.3.1FSSB伺线的连接6pan>

3.3.2伺服放大器的连接6pan>

3.3.3FSSB伺线设定62

3.3.4伺服参数的基本设定66

3.4I/O模块的连接及设定7pan>

3.4.1PMC与I/O模块的通信与连接7pan>

3.4.2I/O接口电路74

3.4.3I/O Link地址设定75

3.4.4I/O Link i地址设定8pan>

3.4.5固定地址分配85

3.5缸体线数控桁架机器人控制系统硬件连接与设定85

3.5.体连接85

3.5.2电源回路连接86

3.5.3伺线连接与设定88

3.5.4I/O Lin线连接与地址分配90

3.5.5坐标轴伺服参数设定与调整92

第4章PMC程序编程基础94

4.1FANUC-0i-F数控系统PMC规格94

4.2PMC程序的结构95

4.2.1程序分级95

4.2.2子程序编程96

4.2.3PMC程序运行的点96

4.2.4PMC地址96

4.2.5PMC上处理的数据形式98

4.3PMC基本指令100

4.3.1基本指令100

4.3.2扩展基本指令103

4.4P能指令106

4.4.1定时器指令106

4.4.2器指令108

4.4.3数据传送指令11pan>

4.4.4比较指令118

4.4.5位作指令122

4.4.6代码转换指令126

4.4.7运算指令13pan>

4.4.8程序控制指令135

4.4.9信息显示指令138

4.4.10外数据输入指令140

4.4.11CNC窗口指令14pan>

4.4.12位置信号指令143

4.5PMC参数的设定与作144

4.5.1PMC参数的输入方法144

4.5.2定时器时间设定144

4.5.3器值设定145

4.5.4持型继电器设定145

4.5.5数据表设定146

4.5.6PMC参数文件格式147

第5章缸体线数控桁架机器人电气控制设计149

5.1数控桁架机器人运行准备149

5.1.1运行准备相关接口信号及参数149

5.1.2运行准备PMC程序设计15pan>

5.2数控桁架机器人方式选择152

5.2.1方式选择相关接口信号152

5.2.2方式选择PMC程序设计153

5.3数控桁架机器人手给控制设计157

5.3.1软位置开关设计157

5.3.2坐标轴互锁设计160

5.3.3手给相关接口信号及参数pan>

5.3.4坐标轴手给程序设计165

5.3.5JO给相关接口信号及参数169

5.3.6坐标轴JO给程序设计170

5.4数控桁架机器能设计173

5.4.1数控桁架机器能定义173

5.4.2数控桁架机器人手爪动能互锁设计174

5.4.3数控桁架机器人手爪动能设计175

5.4.4数控桁架机器人检能设计179

5.4.5数控桁架机器人信号交能设计18pan>

5.4.6数控桁架机器能结束信号处理185

5.5数控桁架机器人半自动运行控制设计186

5.5.1数控桁架机器人半自动宏程序设计186

5.5.2宏程序编辑、检索、运行等相关接口信号及参数5

5.5.3数控桁架机器人半自动运行PMC程序设计9

5.6数控桁架机器人全自动运行控制设计226

5.6.1缸体加工中心全自动运行宏程序设计226

5.6.2缸体加工中心全自动运行PMC程序设计228

5.6.3数控桁架机器人全自动运行宏程序设计230

5.数控桁架机器人全自动运行PMC程序设计233

附录242

附录10i-F按地址顺序的CNC接口信号一览表（G信号）242

附录i-F按地址顺序的CNC接口信号一览表（F信号）249

参考文献257

  本书选取设计实例典型，内容贴近工程实际。 可供从事工业机器人、数控、自动化等方面读者阅读。
  前言

  工业机器人在汽车、物流、、，铁路交通等行业得到了广泛应用。在数题机床上下科的应用中，所架机器人作为一种具型的工业机器人，在应用布局，人机管理，效半、成木等方面均比关节机器人有优势。许多企业应用精果机器人与数控机床的组合，终形成自动化生产线，实现加工过程的自动化、少人化，乃至无人化。

  目前国内外的桁架机都人控制系统解决方案主要有基于数控系统的方案、基于PLC控制的方案、基于运动控制卡的方案、基于柏果机器人控制器的方案等。桁架机器人大多采用基于数控系统的方案。

  本书以某商用车发动机缸体线5坐标桁架机器人为例，从控制系统硬件设备与选型，硬件连接与设定、PMC编程、上下料自动控制硬软件设计等多方面，系统、全面地介绍了

FANUC数控系统在桁架机器人控制中的设计应用。此书适合有一定数控基础知识的机器人

电气设计、安装调试、维修保全工程师以及对FANUC数控系统和机器人电气控制设计开发感兴趣的学生和教师阅读。

  全书共分5章。第1章从工业机器人分类、桁架机器人典型控制系统、桁架机器人FANUC数控系统解决方案等方面，简单介绍了工业机器人电气控制的基本概况；第2章从CN体结构人手，详细介绍了数控装置、交流何服电机、伺服放大器、I/O模块、手持操作单元等用于桁架机器人的各种硬件规格与选型；第3章从CN体连接入手，详细介绍了桁架机器人控制系统电源连接、伺服连接及设定、1/O模块连接及设定等内容；第4章介绍了桁架机器人控制常用PMC编程指令的格式和编程举例，涵盖了基本指令、定时器指令、器指令、数据传送指令、比较指令、位操作指令、代码转换指令、运算指令、程序控制指令、信息显示指令、外部数据输入指令、CNC窗口指令、位置信号指令等，以及PMC参数的设定与操作；第5章根据PMC编程指令和CNC接口信号，结合数控宏程序，从桁架机器人运行准备、方式选择、手给能、半自动运行、全自动运行等方面，通过具体工程案例，详实介绍了桁架机器人电气控制设计方法和技巧。附录中分能顺序和地址顺序列出了Oi-F系统接口信号，以及它们在FANUCOi-F能连接中的章节号，以方便读者索引。

  由于作者水平有限，书中难免有不少不足和疏漏，恳请广大读者批评指正。

作 者

  摘要

第1章

工业机器人电气控制设计概论

按厕国际标准化组织（ISO）的定义，工业机器人是一种可重复编程能可操作自动控制设备，具有多个既可以固定又可以移动的轴，用于工业自动化应用。

当前，工业机器人已经成为实施智能制造的重要抓手。工业机器人的推广应用，可以提升工业制造自动化和智能化水平，降低人力成本上开和人口红利减少的影响，从而提率和质量，降低生产成本。

1.1工业机器人的分类

工业机器人可根据用途或结构形行分类。按用途不同，工业机器人可以分为：

①焊接机器人：点焊机器人、弧焊机器人等。

②搬运机器人：码垛机器人、分拣机器人、冲压机器人、锻造机器人、移动小车

（AGV）等。

③装配机器人装机器人、拆卸机器人等。

④处理机器人：切割机器人、研磨机器人、抛光机器人、滚边机器人等。

⑤ 喷涂机器人：涂胶机器人、喷漆机器人等。

按照结构形式，工业机器人可以分为串联机器人和并联机器人两大类。

①串联机器人，如图1-1所示，是开式运动链，由一系列连杆通过转动关节或移动关节串联而成。关节由驱动器驱动，关节的相对运动导致连杆的运动，使手爪到达一定的位姿。

②并联机器人，如图1-2所示，可以定义为动平台和定平台，通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机器人。

1.1.1串联机器人