工业机器人编程与操作项目三配置工业机器人IO通信系统

《工业机器人编程与操作》授课教师：xxx配置工业机器人I/O通信系统项目三项目导读工业机器人通过I/O通信系统与外围设备进行通信，接收各种开关或传感器的信号反馈，监控各部位运行状态，并发送各种控制信号，从而确保工业机器人正常高效工作。正确配置工业机器人的I/O通信系统能够保证工业机器人与外围设备之间的信息传输准确无误，提高工业机器人的工作效率和安全性，是构建智能化制造系统不可或缺的一环。本项目将带领大家熟悉工业机器人I/O接口和ABB工业机器人标准I/O板，并学会配置工业机器人的I/O通信系统。学习目标知识目标技能目标素质目标熟悉工业机器人I/O接口。熟悉ABB工业机器人标准I/O板。树立技能成才、技能报国的人生理想。养成勤学上进、科学严谨的工作作风。能够配置标准I/O板（DSQC651板）。能够创建I/O信号。项目工单——了解工业机器人I/O通信系统一、工业机器人I/O接口二、ABB工业机器人标准I/O板项目实施目录项目三配置工业机器人I/O通信系统课堂导入某钢铁生产厂安装了一套用于改进生产工艺的工业机器人应用系统，技术员张师傅和实习生小李负责安装和配置标准I/O板。课堂导入完成安装和配置工作后，张师傅告诉小李，“虽然我们已经在系统中添加并设置好了I/O板的数字输入信号和数字输出信号，但这些信号并没有进行关联设置，现在还无法通过这些信号来控制工业机器人和外围设备。”课堂导入随后，张师傅开始教小李如何将设置好的I/O信号与工业机器人自身的控制功能与状态关联起来，以便通过I/O通信技术控制工业机器人和外围设备。课堂导入小李在张师傅的指导下恍然大悟，很快掌握了这项技能，不禁感叹道：“还真是实践出真知，虚心使人进步呀！”项目工单——了解工业机器人I/O通信系统一、思维导图二、小组分工以3～5人为一组，选出组长并进行小组分工，将小组概况及分工填入下表中。班级

组号

指导教师

小组成员姓名学号小组分工组长

组员

三、制订计划根据小组分工，查阅相关资料，了解工业机器人的I/O通信系统，制订工作计划，并将其填入下表中。步骤工作内容负责人

四、成长记录学习本项目后，学生可以通过截图、录视频、保存系统文件的方式记录自己的项目实施成果。在下表中，可以展示自己的项目实施成果，也可以将项目实施过程中遗漏的要点、遇到的问题和解决方法记录下来。（可以将项目实施成果展示在此处；也可以在此处记录项目实施过程中遗漏的要点、遇到的问题和解决方法等）

一、工业机器人I/O接口一、工业机器人I/O接口观看视频，回答以下问题。ABB工业机器人I/O通信的主要作用是什么？play一、工业机器人I/O接口定义：I/O接口即输入/输出接口（input/outputinterface），通常由硬件电路和相应的驱动程序组成，它是工业机器人的一个重要组成部分，是连接工业机器人与外围设备的桥梁。功能：主要包括数据缓冲、数据格式转换、信号量转换（如模拟量与数字量之间的转换）、定时与计时，以及地址译码和设备选择。一、工业机器人I/O接口ABB工业机器人常用的I/O接口PC接口现场总线标准I/O板RS-232标准接口OPCServerSocketMessagingDeviceNetEtherNet/IPPROFIBUSPROFIBUS-DPPROFINETDSQC651板DSQC652板DSQC653板（1）PC接口：一般用于ABB工业机器人和PC之间的通信，在开发和调试ABB工业机器人本体系统时常使用这种I/O接口。（2）现场总线：一般用于ABB工业机器人和外围设备之间通信数据量庞大的情况，比较常用的是DeviceNet。（3）标准I/O板：ABB工业机器人最常用的一种I/O接口，其本质为一种可编程控制器（PLC）。知识链接在自动控制系统中，各个设备之间传送信息的公共通路称为总线。二、ABB工业机器人标准I/O板二、ABB工业机器人标准I/O板I/O通信的类型及特点ABB工业机器人的标准I/O板安装在工业机器人的控制柜中，常用的标准I/O板有DSQC651板（见下图）、DSQC652板、DSQC653板等型号。ABB工业机器人可以通过标准I/O板完成数字输入（di）、数字输出（do）、组输入（gi）、组输出（go）、模拟输入（ai）和模拟输出（ao）等多种信号的处理。二、ABB工业机器人标准I/O板（一）DSQC651板的安装位置DSQC651板一般安装于控制柜柜门的内侧。以常用的IRC5控制柜为例，该型号控制柜最多可以安装4块DSQC651板或其他型号的标准I/O板（见图），这些标准I/O板与控制柜上的接口是通用的。二、ABB工业机器人标准I/O板（二）DSQC651板的接口DSQC651板上的接口包括一个X1数字输出接口、一个X3数字输入接口、一个X5DeviceNet接口和一个X6模拟输出接口，其接口分布如图所示。二、ABB工业机器人标准I/O板（二）DSQC651板的接口各接口的端子编号详细说明（1）X1数字输出接口：提供8路数字输出信号，各端子的使用定义和地址分配如下表所示。端子编号使用定义地址分配端子编号使用定义地址分配1OUTPUTCH1326OUTPUTCH6372OUTPUTCH2337OUTPUTCH7383OUTPUTCH3348OUTPUTCH8394OUTPUTCH43590V

5OUTPUTCH5361024V

端子编号使用定义地址分配端子编号使用定义地址分配1INPUTCH106INPUTCH652INPUTCH217INPUTCH763INPUTCH328INPUTCH874INPUTCH4390V

5INPUTCH5410NC（未使用）

二、ABB工业机器人标准I/O板（二）DSQC651板的接口各接口的端子编号详细说明（2）X3数字输入接口：提供8路数字输入信号，各端子的使用定义和地址分配如下表所示。二、ABB工业机器人标准I/O板（二）DSQC651板的接口各接口的端子编号详细说明（3）X5DeviceNet接口：标准I/O板挂载于DeviceNet总线，需通过X5DeviceNet接口与总线通信，且要设定其在总线中的地址（ID）。各标准I/O板地址唯一，便于识别。X5DeviceNet接口各端子使用定义见下表，其中6至12号端子用于设定DeviceNet地址，取值范围是0到63。端子编号使用定义10V（黑色）2CAN_low低电平信号线（蓝色）3屏蔽线4CAN_high高电平信号线（白色）524V（红色）6GND地址选择公共端7模块IDbit0（表示的值为

）8模块IDbit1（表示的值为

）9模块IDbit2（表示的值为

）10模块IDbit3（表示的值为

）11模块IDbit4（表示的值为

）12模块IDbit5（表示的值为

）二、ABB工业机器人标准I/O板（二）DSQC651板的接口各接口的端子编号详细说明（4）X6模拟输出接口：提供两路模拟输出信号，各端子的使用定义和地址分配如下表所示。端子编号使用定义地址分配端子编号使用定义地址分配1NC（未使用）

40V

2NC（未使用）

5模拟输出AO10～153NC（未使用）

6模拟输出AO216～31小提示配置ABB工业机器人标准I/O板时，应遵循以下几点原则。（1）明确信号类型和地址。（2）合理规划信号的硬件连接和逻辑处理方式。（3）保证信号传输的稳定性。（4）遵守工业机器人系统的规范和安全要求。二、ABB工业机器人标准I/O板砥节砺行中国机器人之父蒋新松，中共党员，1931年8月出生，江苏江阴人，中国科学院沈阳自动化研究所原所长、863计划自动化领域首席科学家、中国工程院院士。1977年，蒋新松在中国科学院自然科学规划大会上提出了发展机器人和人工智能的设想，被誉为“中国机器人之父”。……详见教材。play项目实施一、配置标准I/O板观看视频，说一说ABB工业机器人标准I/O板的主要功能是什么？play一、配置标准I/O板（一）配置DSQC651板总线地址DSQC651板的总线连接参数如下表所示。参数名称设定值说明Nameboard10设定该标准I/O板在系统中的名字NetworkDeviceNet设定该标准I/O板连接的总线（系统默认值）Address10设定该标准I/O板在总线中的地址一、配置标准I/O板（一）配置DSQC651板总线地址如下图所示为X5DeviceNet接口地址配置示意图。将第8号和第10号端子所对应的针脚剪断（剪断的为1，留下的为0，高电平有效），则有

，即该标准I/O板的总线地址为10。头脑风暴若想获得地址63或地址0，则需要剪断哪几个针脚？一、配置标准I/O板（二）总线连接具体操作步骤在创建ABB工业机器人I/O信号前，需确保系统中“709-1DeviceNetMaster/Slave”选项已勾选，否则后续设定无法显示“DeviceNetDevice”选项。若未勾选该选项，可按“步骤1”操作；若已勾选，则可跳过“步骤1”。步骤1

在RobotStudio软件的“控制器”选项卡中，找到“虚拟控制器”面板下的“修改选项”，单击后可进入“更改选项”界面。选择“IndustrialNetworks”→“709-1DeviceNetMaster/Slave”选项（见图），单击“确定”按钮，重启虚拟示教器即可完成设定。小提示在“更改选项”界面，可选择“DefaultLanguage”→“Chinese”选项，在弹出的“选择依赖性”对话框中，选择“Chinese”选项，单击“确定”按钮。完成设定后，打开虚拟示教器，显示语言默认为中文。一、配置标准I/O板（二）总线连接具体操作步骤步骤2

打开虚拟示教器，选择手动模式。单击“主菜单”按钮，选择“控制面板”→“配置”选项，双击“DeviceNetDevice”选项，如图所示。一、配置标准I/O板（二）总线连接具体操作步骤步骤3

单击“添加”按钮（见左图），可进入详细参数设定界面（见右图）。一、配置标准I/O板（二）总线连接具体操作步骤步骤4

单击“使用来自模板的值”右侧的下拉菜单，选择“DSQC651CombiI/ODevice”选项。双击需要设定的参数名称，然后设定对应的值。根据参数设定要求，“Name”输入“board10”；向下翻页，将“Address”值设定为“10”。单击“确定”按钮，完成设定，如图所示。一、配置标准I/O板（二）总线连接具体操作步骤步骤5

在“重新启动”对话框中单击“是”按钮（见图），虚拟示教器重启，参数设定生效。小提示在“步骤5”中，虚拟示教器可能会弹出对话框，提示“要完成这项操作，必须关闭VirtualFlexPendant然后再重新启动”。此时，手动关闭虚拟示教器即可。二、创建I/O信号创建I/O信号二、创建I/O信号（一）创建数字输入信号di1数字输入信号di1的参数如表所示。参数名称设定值说明Namedi1设定数字输入信号的名字TypeofSignalDigitalInput设定信号的类型AssignedtoDeviceboard10设定信号所在的标准I/O板DeviceMapping0设定信号所占用的地址二、创建I/O信号（一）创建数字输入信号di1具体操作步骤步骤1

打开虚拟示教器，选择手动模式。单击“主菜单”按钮，选择“控制面板”→“配置”→“Signal”选项，单击“显示全部”按钮，如图所示。二、创建I/O信号（一）创建数字输入信号di1具体操作步骤步骤2

单击“添加”按钮（见下图），可进入详细参数设定界面。二、创建I/O信号（一）创建数字输入信号di1具体操作步骤步骤3

双击需要设定的参数名称，然后设定对应的值。根据表3-10的参数设定要求，“Name”输入“di1”；“TypeofSignal”选择为“DigitalInput”；“AssignedtoDevice”选择为“board10”；将“DeviceMapping”值设定为“0”。单击“确定”按钮，完成设定，如图所示。步骤4

在“重新启动”对话框中，单击“否”按钮，数字输入信号di1创建完成，虚拟示教器不会重启，可继续创建其他I/O信号。二、创建I/O信号（二）创建数字输出信号do1具体操作步骤数字输出信号do1的参数如下表所示。参数名称设定值说明Namedo1设定数字输出信号的名字TypeofSignalDigitalOutput设定信号的类型AssignedtoDeviceboard10设定信号所在的标准I/O板DeviceMapping32设定信号所占用的地址创建数字输出信号do1的具体步骤如下。步骤1

打开虚拟示教器，选择手动模式。单击“主菜单”按钮，选择“控制面板”→“配置”→“Signal”选项，单击“显示全部”按钮。步骤2

单击“添加”按钮，可进入详细参数设定界面。二、创建I/O信号（二）创建数字输出信号do1具体操作步骤步骤3

双击需要设定的参数名称，然后设定对应的值。根据参数设定要求，“Name”输入“do1”；“TypeofSignal”选择为“DigitalOutput”；“AssignedtoDevice”选择为“board10”；将“DeviceMapping”值设定为“32”。单击“确定”按钮，完成设定，如图所示。步骤4

在“重新启动”对话框中，单击“否”按钮，数字输出信号do1创建完成，虚拟示教器不会重启，可继续创建其他I/O信号。二、创建I/O信号（三）创建组输入信号gi1组输入信号就是将几个数字输入信号组合起来，用于接收外围设备输入的BCD编码的十进制数。如下表所示的组输入信号gi1占用地址“1-4”，共4位，可以代表十进制数0～15。如果占用地址为5位，则可以代表十进制数0～31。参数名称设定值说明Namegi1设定组输入信号的名字TypeofSignalGroupInput设定信号的类型AssignedtoDeviceboard10设定信号所在的标准I/O板DeviceMapping1-4设定信号所占用的地址二、创建I/O信号（三）创建组输入信号gi1具体操作步骤步骤1

打开虚拟示教器，选择手动模式。单击“主菜单”按钮，选择“控制面板”→“配置”→“Signal”选项，单击“显示全部”按钮。步骤2

单击“添加”按钮，可进入详细参数设定界面。二、创建I/O信号（三）创建组输入信号gi1具体操作步骤步骤3

双击需要设定的参数名称，然后设定对应的值。根据参数设定要求，“Name”输入“gi1”；“TypeofSignal”选择为“GroupInput”；“AssignedtoDevice”选择为“board10”；将“DeviceMapping”值设定为“1-4”。单击“确定”按钮，完成设定，如图所示。步骤4

在“重新启动”对话框中，单击“否”按钮，组输入信号gi1创建完成，虚拟示教器不会重启，可继续创建其他I/O信号。二、创建I/O信号（四）创建组输出信号go1组输出信号就是将几个数字输出信号组合起来，用于输出BCD编码的十进制数。如下表所示的组输出信号go1占用地址“33-36”，共4位，可以代表十进制数0～15。同理，如果占用地址为5位，则可以代表十进制数0～31。参数名称设定值说明Namego1设定组输出信号的名字TypeofSignalGroupOutput设定信号的类型AssignedtoDeviceboard10设定信号所在的标准I/O板DeviceMapping33-36设定信号所占用的地址二、创建I/O信号（四）创建组输出信号go1具体操作步骤步骤1

打开虚拟示教器，选择手动模式。单击“主菜单”按钮，选择“控制面板”→“配置”→“Signal”选项，单击“显示全部”按钮。步骤2

单击“添加”按钮，可进入详细参数设定界面。二、创建I/O信号（四）创建组输出信号go1具体操作步骤步骤3

双击需要设定的参数名称，然后设定对应的值。根据参数设定要求，“Name”输入“go1”；“TypeofSignal”选择为“GroupOutput”；“AssignedtoDevice”选择为“board10”；将“DeviceMapping”值设定为“33-36”。单击“确定”按钮，完成设定，如图所示。步骤4

在“重新启动”对话框中单击“否”按钮，组输出信号go1创建完成，虚拟示教器不会重启，可继续创建其他I/O信号。二、创建I/O信号（五）创建模拟输出信号ao1模拟输出信号常应用于需要连续控制外围设备的场合。下面根据焊接电源输出电压与焊接机器人输出电压的线性关系（见下图），创建模拟输出信号ao1，相关参数如表（见下页）所示。二、创建I/O信号（五）创建模拟输出信号ao1参数名称设定值说明Nameao1设定模拟输出信号的名字TypeofSignalAnalog