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1、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、操作按钮盒等组成。,知识准备,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
2、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“托盘位置2”处输送。,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
3、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。,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
4、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。,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,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,二、上下料工作站硬件系统
5、,知识准备,1系统配置,上下料工作站系统配置（续）,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,二、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
6、置,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，机器人开始搬运工件。（具体参见机器人程序）,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
7、，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,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,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,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
8、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,二、上下料工作站硬件系统,知识准备,3接口配置,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,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
9、人暂停等。,PLC开关量输出信号电路,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,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控制上下料输送线1的拖动直流电机。,机器人输入与PLC输出接口电路,二、上下料工作站硬件系统,知识准备,4硬
10、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,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,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,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
11、如图所示。,伺服系统电路,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。,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,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,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,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,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,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,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,三、上下料工作站软件系统,知识准备,1上
12、下料工作站PLC程序,三、上下料工作站软件系统,知识准备,2上下料工作站机器人程序 (1) 主程序 上下料工作站机器人主程序见表。,上下料工作站机器人程序,三、上下料工作站软件系统,知识准备,2上下料工作站机器人程序,三、上下料工作站软件系统,知识准备,2上下料工作站机器人程序,三、上下料工作站软件系统,知识准备,2上下料工作站机器人程序,三、上下料工作站软件系统,知识准备,2上下料工作站机器人程序 (2) 工件夹紧子程序 工件夹紧子程序“HANDCLOSE”见表。,工件夹紧子程序“HANDCLOSE”,三、上下料工作站软件系统,知识准备,2上下料工作站机器人程序 (3) 工件释放子程序 工件释放子程序“HANDOPEN”见表。,工件释放子程序“HANDOPEN”,任务书,。,谢谢！,
