工业机器人电气控制设计及实例9787122427427

第1章工业机器人电气控制设计概论1

1.1工业机器人的分类1

1.1.1串联机器人1

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11

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的总体结构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数控装置软件功能选项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21

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51

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

3.1CNC总体连接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61

3.3.1FSSB伺服总线的连接61

3.3.2伺服放大器的连接61

3.3.3FSSB伺服总线设定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71

3.4.1PMC与I/O模块的通信与连接71

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81

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

3.5.1总体连接85

3.5.2电源回路连接86

3.5.3伺服总线连接与设定88

3.5.4I/O Link总线连接与地址分配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

4.4PMC功能指令106

4.4.1定时器指令106

4.4.2计数器指令108

4.4.3数据传送指令111

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131

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141

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计数器值设定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151

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数控桁架机器人手动进给控制设计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手轮进给相关接口信号及参数164

5.3.4坐标轴手轮进给程序设计165

5.3.5JOG进给相关接口信号及参数169

5.3.6坐标轴JOG进给程序设计170

5.4数控桁架机器人M功能设计173

5.4.1数控桁架机器人M功能定义173

5.4.2数控桁架机器人手爪动作M功能互锁设计174

5.4.3数控桁架机器人手爪动作M功能设计175

5.4.4数控桁架机器人检查M功能设计179

5.4.5数控桁架机器人信号交互M功能设计181

5.4.6数控桁架机器人M功能结束信号处理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205

5.5.3数控桁架机器人半自动运行PMC程序设计209

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

5.6.4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20i-F按地址顺序的CNC接口信号一览表（F信号）249

参考文献257

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的多功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推进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，从而提高效率和质量，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式进行分类。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：包装机器人、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

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