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1、工业机器人工作站系统集成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：汪励单元二 NJ PLC的基本使用 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电工作任务描述:通过NJ PLC远程控制安川机器人以及输送线的控制学习目标:通过本任务学习，应能：1.掌握NJ PLC的硬件配置方法。2.掌握Sysmac Studio软件的使用。3.掌握PLC与机器人的接口技术。4.掌握机器人远程控制的原理。工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 NJ PLC是欧姆公司2011年推出的基于Sysmac自动化平台的核心控制器，集运动、PLC、视觉控制
2、一体化，兼具PLC的可靠性、牢固性与高速性，具有对控制的广泛适应性与软件库灵活的扩展性。NJ PLC集成了运动控制、顺序和网络功能，与之配合使用的新型软件Sysmac Studio则融合了配置、编程、仿真以及监控功能，通过其采用的高速机器网络EtherCAT还可实现运动、视觉、传感器及执行器控制功能。工业机器人自动生产线工作站中工业机器人的远程控制以及输送线的控制等采用NJ PLC来实现。NJ PLC定义工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 NJ系列PLC是下一代的控制器，兼具机械控制所需的功能和高速性能以及作为工业用控制器的安全性、可靠性和维护性。其包括以
3、往的PLC的功能，作为附加了运动控制所需的各种功能的整合型控制器，可在高速EtherCAT上同步控制视觉装置、运动设备等设备。 1 1工业机器人上下料工作站的组成工业机器人上下料工作站的组成 (1) 标配控制使用EtherCAT网络 CPU单元配置EtherCAT 通信主站功能端口。EtherCAT 是以Ethernet 系统为基础，实现更高速、更高效通信的高性能工业用网络系统。各节点以高速传送以太网帧，因此可实现较短固定周期的通信周期。可在单一网络内连接机器控制所需的I/O 系统、伺服驱动器、变频器、机器视觉等设备。一、NJ PLC简介 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机
4、电知识准备知识准备 1 1工业机器人上下料工作站的组成工业机器人上下料工作站的组成 (2) 支持CJ系列用单元除EtherCAT网络的各种从站以外，还可在I/O 总线系统上安装各种CJ系列用单元（基本I/O单元、高功能单元）进行使用。 (3) 标配EtherNet/IP通信功能端口CPU单元标配EtherNet/IP通信功能端口。EtherNet/IP是使用Ethernet的工业用多供应商网络。可用作控制器间的网络和现场网络。由于使用了标准的Ethernet技术，因此可与各种通用Ethernet设备混合使用。 (4) 标配USB端口可通过USB 将支持软件直接连接至CPU 单元。 一、NJ P
5、LC简介 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 2 2NJ PLCNJ PLC的软件特点的软件特点 (1) 整合时序控制与运动控制 一个CPU单元兼具时序控制和运动控制，因此同时实现时序控制和多轴同步控制。在相同控制周期内执行时序控制、运动控制及I/O刷新，控制周期与EtherCAT的过程数据通信周期一致。因此，可在固定周期内实现波动较少的高精度时序控制和运动控制。 NJ借助高速EtherCAT通信进行运动控制，最多可扩展到64轴伺服驱动。各从站节点间通过分布时钟功能达到1us内同步，EtherCAT具有100Mbit/s超高速通信，可实现1ms周期的运动控
6、制。一、NJ PLC简介 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 2 2NJ PLCNJ PLC的的软件特点件特点 (2) 支持多任务 可为多个任务分配I/O刷新和执行用户程序等一系列处理，分别指定执行条件和执行顺序，通过对其进行组合，根据应用程序灵活控制。 (3) 依照国际标准IEC61131-3的编程语言标准 配备依照IEC61131-3的语言标准，部分内容进行了欧姆龙特有的改动，备有依照PLCopen的运动控制指令和依照IEC标准的各种指令组（POU）。指令体系不再是欧姆龙独立封闭的，而是可以各个品牌PLC通用。 (4) 无需存储器映射，通过变量进行编程
7、 与计算机上使用高级语言的变量时的情况相同，所有数据通过变量访问。生成的变量自动分配至CPU单元的存储器中，无需用户操作。 二、NJ PLC简介 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 2 2NJ PLCNJ PLC的软件特点的软件特点 （5) 丰富的安全功能 备有操作权限的设定、基于ID的用户程序的执行限制等丰富的安全功能。 (6) 自动化软件Sysmac Studio Sysmac Studio是通过一个软件涵盖控制器、周边设备及EtherCAT设备的整合开发环境。向不同的设备提供统一的操作性。支持从设计到调试、模拟、启动、开始运行后的变更等所有工序。一、
8、NJ PLC简介 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 NJ系列PLC硬件构成分为基本构成和网络构成二种。 1 1基本构成基本构成 NJ系列PLC的基本构成包括EtherCAT网络构成和CJ单元构成。 (1) EtherCAT网络构成 使用NJ 系列CPU单元的内置EtherCAT主站端口，连接至EtherCAT 各从站。可连接数字I/O、模拟I/O等通用从站及伺服驱动器/编码器输入从站。通过使用该构成，可实现固定周期且波动较少的高精度的时序控制和运动控制。NJ系列PLC的EtherCAT网络构成如图所示。二、NJ PLC的系统构成工业机器人工作站系统集成工
9、业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 二、NJ PLC的系统构成 NJ系列PLC的EtherCAT网络构成 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 1 1基本构成基本构成 (2) CJ单元构成 除EtherCAT网络以外，还可安装CJ系列单元（基本I/O单元、高功能单元）。除装有CPU单元的CPU机架以外，还可使用扩展机架增设CJ系列单元。 1) CPU机架 CPU机架由NJ系列CPU单元、NJ系列电源单元、CJ系列单元、I/O控制器单元（连接扩展机架时需使用）、端盖等构成。 2) 扩展机架 扩展机架用来增设CJ系列单元，由NJ系列电源单元、CJ系列
10、单元、I/O接口单元（连接NJ系列CPU机架或其它扩展机架时需使用）、端盖等构成。NJ系列PLC的CJ单元构成如图所示。二、NJ PLC的系统构成工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 二、NJ PLC的系统构成 NJ系列PLC的CJ单元构成 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 2 2网络构成网络构成 CPU单元内置的EtherNet/IP端口和EtherNet/IP单元（CJ1W-EIP21）连接上位计算机、触摸屏、NJ系列PLC；DeviceNet连接DeviceNet单元；串行通信连接串行通信单元。 NJ系列PLC的
11、网络构成如图所示。 二、NJ PLC的系统构成 NJ系列PLC的网络构成 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 3 3支持软件支持软件(1) Sysmac StudioNJ系列PLC将Sysmac Studio用作PLC构成和设定、编程、调试、模拟的支持软件。(2) 其他支持软件除Sysmac Studio以外， Sysmac Studio标准版中还包含了Network Configurator等软件，见表。二、NJ PLC的系统构成构成软件用途Sysmac Studio包括时序控制和运动控制在内,在执行除下述以外的所有功能时使用。Network Confi
12、gurator通过EtherNet/IP端口执行标签数据链接时使用。CX-Integrator通过DeviceNet单元和CompoNet主站单元执行远程I/O通信时使用。CX-Protocol通过串行通信单元使用协议宏功能时使用。CX-Designer制作NS系列触摸屏的画面时使用。NJ系列PLC支持软件 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 3. 3.支持软件支持软件 (3) Sysmac Studio与CPU的连接Sysmac Studio可以通过USB或EtherNet/IP形式在线连接至NJ系列CPU上。 1) USB连接 USB连接包括直接连接和
13、通过USB连接至EtherNet/IP的CPU，如图所示。二、NJ PLC的系统构成直接连接：无需指定连接设备；通过USB连接至EtherNet/IP：直接指定连接对象的IP地址或通过节点一览表指定。a）直接连接 b）通过USB连接至EtherNet/IP的CPU工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 3. 3.支持软件支持软件 2) EtherNet/IP连接 EtherNet/IP连接包括1:1连接和1：N连接，如图所示。 二、NJ PLC的系统构成 1:1连接：直接从Sysmac Studio连接，无需指定IP地址和连接设备，无论有无交换式集线器均可连接
14、，支持Auto-MDI，直接连接时可使用交叉电缆、直连电缆中的任意一种。 1：N连接：直接指定连接对象的IP地址或通过节点一览表指定。 a）1：1连接 b）1：N连接 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 4 4网络系统网络系统 NJ PLC可构成信息系统网络、控制器间网络、现场网络等三层网络系统，如图所示。二、NJ PLC的系统构成 NJ系列PLC的网络系统工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 1 1CPUCPU机架机架 CPU机架由NJ系列CPU单元、NJ系列专用电源单元、CJ系列的各构成单元及CJ系列端盖构成，如图所
15、示，构成单元最多为10 个。NJ系列无基本单元，与CS/CJ系列相同，将“插槽”用作表示虚拟单元位置的用语。CPU 机架从左至右分别为插槽No.0、1、2、。 三、CJ系列单元构成CPU机架 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 1 1CPUCPU机架机架 CPU机架的构成见表。三、CJ系列单元构成名称构成内容备注NJ系列用NJ 系列CPU 单元（标配1个端盖）每个CPU机架需1 个。NJ 系列电源单元存储卡根据需要安装。CJ系列用I/O控制器单元连接扩展机架时需使用。连接至CPU单元的右侧。端盖PU机架的右端需使用。（CPU单元标配1个。不连接至右端时，全
16、部停止故障电平的控制器会发生异常）CJ系列基本I/O单元CPU 机架或扩展机架最多可分别连接10个单元。（连接11个以上的单元时,全部停止故障电平的控制器会发生异常）CJ系列高功能I/O单元CJ系列CPU高功能单元CPUCPU机架的构成机架的构成 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 1 1CPUCPU机架机架 (1) NJ系列CPU单元NJ系列CPU单元如图所示。三、CJ系列单元构成NJ系列CPU单元 工业机器人工作站系统集成工业机器人工作站系统集成常州机电知识准备知识准备 1 1CPUCPU机架机架 CPU各部分的名称及功能见表 。三、CJ系列单元构成编号名称功能1滑块在单元之间进行固定2SD 存储卡安装连接器安装SD 存储卡。3CPU 单元的动作显示LED 以多个LED 显示CPU 单元的动作状态。4SD 存储卡供电停止按钮拔下SD 存储卡时停止供电。5拨码开关用于安全模式和备份功能等。通常均设定为OFF。6电池连接器安装备份用电池的连接器。7电池备份用电池。8外接（USB）端口通过USB电缆连接Sysmac Studio。9内置EtherNe
