工业机器人集成与应用-第5章-工业机器人通信功能应用

第5章工业机器人通信功能应用5.3末端工具输入/输出接口本章目录5.1AUBO-i系列控制柜电气接口简介5.4安全输入/输出接口5.2通用输入/输出接口5.8思考与练习5.5系统内部输入/输出接口5.6AUBO-i系列通用I/O控制应用5.7SCARA机器人控制柜I/O接口介绍本章要求

知识目标了解AUBO-i系列安全I/O电器特性；了解AUBO-i系列通用输入输出I/O电器特性；了解AUBO-i系列末端I/O电器特性；了解AUBO-i系列通信接口；了解SCARA机器人I/O接口特性。本章要求

技能目标掌握机器人各类接口的接线方式；掌握机器人各接口作用；掌握通过通过程序控制I/O信号的应用。5.1AUBO-i系列控制柜电气接口简介工业机器人通信功能应用5.1AUBO-i系列控制柜电气接口简介AUBO机器人i系列控制柜提供多种电气接口，用来连接外部设备及工具端，用户可方便地使用这些接口。控制柜的电气接口主要分为安全I/O和通用I/O。控制柜上共有16个通用数字输入接口、16个通用数字输出接口、4对模拟电压输入接口、2对模拟电压输出接口以及2对模拟电流输出接口，其电气误差在±1%。5.2通用输入/输出接口工业机器人通信功能应用5.2.1通用输入/输出接口功能介绍表1和表2列出了各个I/O的功能定义，表3和表4给出各个接口的电气特性。其中，电压输入/输出范围为0~+10V，精度为±1%；电流输出范围为0~20mA，精度为±1%。用户使用时务必按照表中的要求。此外，控制柜面板上的按钮和开关占用了部分I/O，使用时请注意。5.2通用输入/输出接口表1联动模式I/O功能定义输入LI00联动-程序启动输入LI03联动-回初始位置输入LI01联动-程序停止输入LI04远程开机LI02联动-程序暂停输入LI05远程关机输出LO00联动-程序运行输出LO02联动-暂停输出LO01联动-程序停止输出LO03联动-回初始位置输出输入DI00DI01DI02DI03DI04DI05DI06DI07DI10DI11DI12DI13DI14DI15DI16DI17输出DO00DO01DO02DO03DO04DO05DO06DO07DO10DO11DO12DO13DO14DO15DO16DO17表2用户通用数字输入/输出5.2.1通用输入/输出接口功能介绍表1和表2列出了各个I/O的功能定义，表3和表4给出各个接口的电气特性。其中，电压输入/输出范围为0~+10V，精度为±1%；电流输出范围为0~20mA，精度为±1%。用户使用时务必按照表中的要求。此外，控制柜面板上的按钮和开关占用了部分I/O，使用时请注意。5.2通用输入/输出接口表3用户通用数字输入/输出接口电气参数表4用户可用通用模拟输入/输出特性DI输入信号形式漏型输入无电压触点输入NPN开集电极晶体管输入方式输入信号电流电气规格5mA/DC24VDO输出形式晶体管（漏型）电气规格300mA/DC24V输入VI0模拟电压输入VI2模拟电压输入VI1模拟电压输入VI3模拟电压输入输出VO0模拟电压输出CO0模拟电流输出VO1模拟电压输出CO1模拟电流输出5.2.2通用输入输出接线举例本小节详细介绍通用输入/输出接口的配置和使用。1.数字输入端控制柜上16个用户可用通用数字输入端（后面以“DI端”表示数字输入端），其都以NPN的方式工作，就是说DI端与地导通可触发动作，DI端与地断开则不触发动作。DI端可读取开关按钮、传感器、PLC或者其他AUBO机器人的动作信号。1）DI端连接按钮开关DI端可通过常开按钮连接到地（G），当按钮按下时，DI端和GND导通，触发动作。当没有按下按钮时，DI端和GND断开，则不触发动作。5.2通用输入/输出接口5.2.2通用输入输出接线举例本小节详细介绍通用输入/输出接口的配置和使用。1.数字输入端2）DI端连接二端传感器如图所示，DI端和GND之间连有传感器，若传感器工作时OUT端和GND端电压差很小，可触发动作当传感器不工作时，回路断开，不触发动作。其中，单个DI端输入电压最小值为0V，最大值为24V。5.2通用输入/输出接口5.2.2通用输入输出接线举例2.数字输出端控制柜上16个用户通用数字输出端（后面以“DO端”表示数字输出端）都以NPN的形式工作。DO端的工作过程如图5-4所示，当给定逻辑“1”时，DO端和GND导通；当给定逻辑“0”时，DO端和GND断开。DO端可直接和负载相连，也可和PLC或者其他机器人通信。5.2通用输入/输出接口5.2.2通用输入输出接线举例2.数字输出端DO端接负载5.2通用输入/输出接口5.2.2通用输入输出接线举例3.模拟输入端接口板上有4对模拟电压输入接口（后面以“VI端”表示模拟电压输入端），输入电压范围为0V~+10V。外部传感器接线如图所示，其中VI端的电气参数如表所示。5.2通用输入/输出接口参数项最小值最大值单位输入电压0+10V输入电阻100KΩVI采样分辨率12BITSVI采样精度10BITS5.2.2通用输入输出接线举例4.模拟输出端控制器上包含2个模拟电压输出端和2个模拟电流输出端，分别以“VO”和“CO”表示。其中单个VO端输出电压最小值0V，最大值10V。单个CO端输出电流最小值0mA，最大值20mA。模拟电压输出的接线方法如上图所示。模拟电流输出的接线方法如下图所示。5.2通用输入/输出接口模拟电压输出连接驱动设备模拟电流输出连接电流源5.3末端工具输入/输出接口工业机器人通信功能应用5.3末端工具输入/输出接口末端工具有一个8引脚小型连接器，可为机器人末端特定工具（夹持器等）提供电源和控制信号，其电气误差在±10%左右，末端工具的线序如图所示5.3.1末端工具连接线缆5.3末端工具输入/输出接口电缆选用LumbergRKMV8-354工业电缆，内部8条不同颜色的线分别代表不同功能，其各项匹配的参数如表5-6所示。其中模拟端的电气参数为：电压输入模拟量AI0和电压输入模拟量AI1最小电压均为0V，最大电压均为10V。5.3.2末端工具线缆电气参数5.4安全输入/输出接口工业机器人通信功能应用5.4安全输入/输出接口5.4.1安全输入/输出接口功能介绍AuBO-i5的控制柜外部I/O面板上安全I/O接口均为橙色，其安全I/O功能定义如下表。输入SI00SI10外部紧急停止SI04SI14三态开关SI01SI11防护停止输入SI05SI15操作模式SI02SI12缩减模式输入SI06SI16拖动示教使能SI03SI13防护重置SI07SI17系统停止输入输出SO00SO10系统紧急停止SO04SO14非缩减模式SO01SO11机器人运动SO05SO15系统错误SO02SO12机器人未停止SO06SO16备用（用户不可用）SO03SO13缩减模式SO07SO17备用（用户不可用）安全I/O功能定义5.4安全输入/输出接口5.4.1安全输入/输出接口功能介绍安全I/O功能定义安全输入功能极限情况检测时间（ms）断电时间（ms）反应时间（ms）外部紧急停止10012001300防护停止输入100——1200缩减模式输入100——1200防护重置100——1200三态开关100——1200操作模式100——1200示教器急停10012001300系统停止输入100——1200安全输出极限情况反应时间（ms）安全输出极限情况反应时间（ms）系统紧急停止1000缩减模式1000机器人运动1000非缩减模式1000机器人未停止1000系统错误1000安全I/O电气输出特性5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例1.默认安全配置出厂的机器人均进行了默认安全配置，机器人可在不添加附加安全设备的情况下安全使用。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例2.外部急停输入需使用一个或多个额外的紧急停止按钮时，用户可参考如图所示的方式连接紧急停止按钮。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例3.防护停止输入用户可通过此接口，连接外部安全设备（如安全光幕、安全激光扫描仪等），控制机械臂进入防护停止状态，停止运动。在配置可自动重置的防护停止时，用户可参考如图所示的连接方式，使用安全光幕连接至防护停止输入接口。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例3.防护停止输入操作员进入安全地带后，机械臂停止运动并保持2类停机状态。操作员离开安全地带后，机械臂从停止点开始，自动运行。此过程中，无需使用防护重置输入。注意使用此类配置时，用户需通过AUBOPE选择重置防护停止为自动重置。在配置带重置设备的防护停止时，用户可参考如图所示的方式，使用安全光幕连接至防护停止输入接口，并使用安全重置按钮连接至防护重置输入接口。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例4.缩减模式输入用户可通过此接口控制机械臂进入缩减模式。在缩减模式下，机械臂的运动参数（如关节速度、TCP（TransmissionControlProtocol）速度）将被限制在用户定义的缩减模式范围内。用户可参考如图所示的方式，使用安全垫连接至缩减模式输入接口。操作员进入安全地带后，机械臂进入缩减模式。操作员离开安全地带后，机械臂退出缩减模式，进入正常模式，机械臂正常运行。注意使用此类配置时，用户需通过AUBOPE配置缩减模式运动参数。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例5.防护重置输入在配置带重置设备的防护停止时，用户可通过此接口连接外部重置设备（如重置按钮等）。参考如图的接线方式，用安全光幕连接至防护停止输入接口，并使安全重置按钮连接至防护重置输入接口。操作员进入安全地带后，机械臂停止运动并保持2类停机状态。操作员离开安全地带，需从安全地带外部，通过重置按钮重置机械臂后，机械臂从停止点开始继续运行。此过程中，需使用防护重置输入。注意使用此类配置时，用户需通过AUBOPE选择重置防护停止为手动重置。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例6.三态开关输入用户可通过此接口连接外部安全设备（如三位置使能开关等），用于验证程序。用户可参考如图所示的连接方式，使用三位置使能开关连接三态开关输入接口。在验证模式下，只有当三位置使能开关处于使能位置（中间位置）时，机械臂开始运动。当用户松开或按紧三位置使能开关时，三位置开关处于非使能位置，机械臂停止运动。注意使用此类配置时，用户需确保机器人处于验证模式。用户可通过AUBOPE配置操作模式为验证模式，也可通过操作模式输入配置操作模式为验证模式。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例7.操作模式输入用户可通过此接口连接外部安全设备（模式选择开关等）选择机器人工作模式。用户可参考如图所示的方式，使用安全选择开关连接操作模式输入接口。当用户将选择开关调至A档位时，机器人进入常规模式，用户可正常使用机器人。当用户将选择开关调至B档位时，机器人进入验证模式。在此模式下，只有三态开关输入为有效时，机械臂执行验证工程文件，然后正常运行。当三态开关输入为无效时，机械臂立即停止运动。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例8.拖动示教使能输入用户可通过此接口接收外部拖动示教信号输入，机械臂进入可拖动示教状态。用户可参考如图所示的连接方式，在脱离示教器力控按钮的情况下进行拖动示教。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例9.系统停止输入用户可通过此接口接收外部停止信号输入，控制机器人进入1类停机状态。此输入可用于多机协作状态下，设置一条公用紧急停止线路，能与其他机器共享紧急停止。操作员可通过一台机器的紧急停止按钮控制整条线的机器进入紧急停止状态。用户可参考如图所示的连接方式，两台机器共享紧急停止功能。该线路中系统紧急停止输出连接至系统停止输入接口。当其中一台进入紧急停止状态时，另一台也会立即进入紧急停止状态，实现两台机器共享紧急停止功能。。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例10.系统紧急停止输出当机器人进入紧急停止状态时，用户可通过此接口对外部输出紧急停止信号，外部报警灯亮。用户可参考如图所示的连接方式，连接外部报警灯至系统紧急停止输出接口。注意此功能用途广泛，在任何情况下使用前，用户需进行完整风险评估。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例11.机器人运动输出当机械臂正常运动时，用户可通过此接口对外部输出机器人运动信号，外部机器人运动状态指示灯亮。用户可参考如图所示的连接方式，连接外部指示灯至机器人运动输出接口。注意此功能用途广泛，在任何情况下使用前，用户需进行完整风险评估。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例12.机器人未停止输出当机械臂接收到停止信号并在减速过程，还未完全停止时，用户可通过此接口对外部输出机器人未停止信号，外部机器人未停止状态指示灯亮。用户可参考如图所示的方式，连接外部指示灯至机器人运动输出接口。注意此功能用途广泛，在任何情况下使用前，用户需进行完整风险评估。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例13.缩减模式输出当机械臂进入缩减模式时，用户可通过此接口对外部输出缩减模式信号，外部缩减模式指示灯亮。用户可参考如图所示的方式，连接外部指示灯至缩减模式输出接口。注意此功能用途广泛，在任何情况下使用前，用户需进行完整风险评估。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例14.非缩减模式输出当机械臂进入非缩减模式时，用户可通过此接口对外部输出非缩减模式信号，外部非缩减模式指示灯亮。用户可参考如图所示的方式，连接外部指示灯至非缩减模式输出接口。注意此功能用途广泛，在任何情况下使用前，用户需进行完整风险评估。5.4安全输入/输出接口5.4.2外围安全设备输入/输出接线举例15.系统错误输出当机器人系统错误时，用户可通过此接口对外部输出系统错误信号，外部系统错误指示灯亮。用户可参考如图所示的方式，连接外部指示灯至系统错误输出接口。注意此功能用途广泛，在任何情况下使用前，用户需进行完整风险评估。5.5系统内部输入/输出接口工业机器人通信功能应用5.5系统内部输入/输出接口控制柜内部I/O为内部功能接口，提供控制器内部接口板的I/O状态显示，不对用户开放。控制柜内部I/O状态说明表如右表所示。输入接口板I/O状态CI00状态有效表示联动模式/状态无效表示手动模式CI01状态有效表示主动模式/状态无效表示手动模式CI02小型控制柜接触器CI03小型控制柜急停CI10伺服上电CI11伺服断电CI12小型控制柜接触器CI13小型控制柜急停输出接口板I/O功能及状态CO00待机指示CO01急停指示CO02状态有效表示联动模式/状态无效表示手动模式CO03上位机指示CO10备用CO11急停指示CO12备用CO13备用5.6AUBO-i系列通用I/O控制应用工业机器人通信功能应用5.6AUBO-i系列通用I/O控制应用（1）连接样图物料检测开关到机器人输入接口DI1，该物料检测开关是一个光电开关，光电开关有三根接线，分别为电源正极，电源负极，信号线。分为在实训台抽屉接线面板上用导线与机器人电源和信号输入口连接。如表所示。序号连接线颜色A端连接B端连接功能模块端口功能模块端口1红色机器人1输出DO01外设信号电磁阀1红色端口2黑色机器人1输出0V外设信号电磁阀1黑色端口3红色机器人1输入24V外设信号光电开关1红色端口4黑色机器人1输出0V外设信号光电开关1黑色端口5黄色机器人1输入DI01外设信号光电开关1黄色端口5.6AUBO-i系列通用I/O控制应用（2）交叉进行用手挡住、移开动作，在示教器上信号检测窗口，查看IO状态。单击“设置”>“I/O状态”>击“用户IO”，查看“U_DI_01”后状态指示，当手遮挡光电时，绿色点亮为有信号输入；当手离开光电时，灰色为无信号输入。5.6AUBO-i系列通用I/O控制应用（3）单击击选择“U_DO00”，单击“输出IO控制”，选择“High”，单击发送，查看电磁阀1线圈得电情况，选择“Low”，点击发送，通过电磁阀1线圈指示灯查看电磁阀线圈失电情况。5.7SCARA机器人控制柜I/O接口介绍工业机器人通信功能应用5.7SCARA机器人控制柜I/O接口介绍实训平台配置的天太TS5-450机器人控制柜通信端口如图。5.7SCARA机器人控制柜I/O接口介绍脚号定义功能颜色脚号定义功能颜色1X00通用输入黄色14X01通用输入灰色2X02通用输入黄白15X03通用输入灰黑3X04通用输入黄黑16X05通用输入绿白4X06通用输入橙色17X07通用输入黑色5X08通用输入橙黑18X09通用输入红色6X10通用输入蓝色19X11通用输入白色7X12通用输入蓝黑20X13通用输入白黑8X14通用输入绿色21X15通用输入红白9X16通用输入绿黑22X17通用输入红黑10X18通用输入紫色23X19通用输入浅绿色11X20通用输入紫黑24X21通用输入浅绿黑12X22通用输入棕色250V公共端0V粉色13空

保留粉黑（1）输入端口（INPUT）针脚定义5.7SCARA机器人控制柜I/O接口介绍规格说明共23个输入点，所有输入都是低电平有效连接范例连接道川传感器DNA10-N（1）输入端口（INPUT）规格及范例说明5.7SCARA机器人控制柜I/O接口介绍脚号定义功能颜色脚号定义功能颜色1Y00通用输出黄色14Y01通用输出灰色2Y02通用输出黄白15Y03通用输出灰黑3Y04通用输出黄黑16Y05通用输出绿白4Y06通用输出橙色17Y07通用输出黑色5Y08通用输出橙黑18Y09通用输出红色6Y10通用输出蓝色19Y11通用输出白色7Y12通用输出蓝黑20Y13通用输出白黑8Y14通用输出绿色21Y15通用输出红白9Y16通用输出绿黑22Y17通用输出红黑10Y18通用输出紫色23Y19通用输出浅绿色11Y20通用输出紫黑24Y21