一、工業機器人係統集成概念以及應用
二、項目方案前期與實施
三、總控係統控製分析
四、典型應用案例
什麽是工業機器人係統集成？
工業機器人係統集成就是把現場各種獨立的、分散控製的設備、按照一定的通信協議集成到一個係統來完成一個應用，各個設備的邏輯控製由一個總的控製器來協調和指揮，從而完成特定的工藝控製要求，這就是工業機器人係統集成！
獨立的設備如：工業機器人、上料機、翻轉台、傳送帶、中轉台、衝床、工裝夾具、等實現工藝要求所用到的現場設備
一、方案前期資料數據收集
收集現場設備的型號，圖紙等相關資料數據
二、方案前期資料整理分析
1：工藝變更
由原來人工生產變成自動化生產在流程工藝上會有比較大的區別。在此需要對工藝進行詳細的說明，工藝上變更的需要書麵說明呈現給客戶進行溝通確認。例如是以前是人工去邊料，工藝更改為模具上把邊料去除。
2：方案布局說明
由於工藝的變化，自動化程度的升高，現有設備可能需要進行改造升級以及可能新增其它相關設備。
效益提升計算
這是眾多工業廠家關注的重點內容。
項目方案與實施
如果使用工人生產，8台衝機床按每天兩班計算，至少投入工人16人那麽每天24小時至少4個小時不能進行正常生產，那麽生產效率隻有使用工業機器人的83％，且工業機器人生產速度相對於人工每班產量要高。因此，從提高生產效率和質量穩定性等方麵，使用工業機器人好處顯而易見。
按每台工業機器人24小時生產，每天3班製計算，使用工業機器人後一個人至少可以管理8台工業機器人，那麽一天就可以節省16個人工。工人工資按4500元/月計算，16*4500=72000元。而實際上一個工人的每月花費遠遠不止工資，企業還要負擔員工的養老保險等福利，而且工人的流動性越來越大，新工人的培養成本也就越來越高，保守估計，使用工業機器人的成本預計2年就可以收回。因此，使用工業機器人可以大大節省人工成本。
與客戶確認好方案簽訂合同後進入項目實施階段
按鈕、指示燈選型
1、操作方式，例如按壓式、旋轉式等；
2、安裝方式，開孔尺寸、產品尺寸等；
3、工作電壓，工作電流等。
斷路器、接觸器、中間繼電器
1、斷路器的額度電流、工作電壓、靈敏度、極數等。
2、接觸器的線圈工作電壓，額定電流等。
3、中間繼電器的工作電壓、觸點常開常閉的組數等。
接線端子、導線
1、接線端子的安裝方式(導軌固定、螺絲固定），接線方式（螺絲固定，籠式彈簧)，適用導線平方數等。
2、導線的材料（銅）、橫截麵積（平方數）、股數（單股、多股、股數越多導電能力約好），顏色，不顏色區分功能。工作電流。主電路控製電流不同區域走線。
電纜
1、環境因素：油汙、彎折等，考慮電纜材質；
2、距離：距離會影響壓降，長距離的電纜橫截麵積要升級；
3、功能要求：芯數、橫截麵積、顏色、線序、屏蔽、雙膠。
PLC選型
1、運行處理能力，程序容量；
2、控製點數的計算，輸入輸出各預留20%的點數；
3、PLC的可擴張點數。
4、開關量模塊輸入、輸出模塊的電源極性（PNP/NPN）；
5、控製的工藝（伺服、模擬量、PID）6、通信方式（點對點、以太網）。
三、軟件設計
1：PLC程序設計
詳細了解產品的生產工藝、現場設備的控製方式等情況，從而編寫PLC程序
2：觸摸畫麵設計
根據設備的控製方式完成觸摸屏畫麵等功能設計
3：工業機器人程序設計
根據生產工藝要求編寫工業機器人相關程a序。
四、係統調試
係統調試前先模擬調試，然後再帶設備調試。
調試時應先手動調試，後自動聯機調試。
先在公司調試，再到客戶現場調試。
總控係統分析
PLC控製係統方式
1：集中控製方式
優點：電氣成本相對低些，適用於控製點數少，生產模式單一的控製。
缺點：不適合控製點數多，生產模式多的衝壓線。電箱占地方相對大些。外圍施工布線工作量相對多些。
2：分布式I/0控製方式（主站-分站）
優點：適合控製複雜、生產模式多的控製，外圍施工布線方便，總控櫃占地小。（推薦）
缺點：電氣成本相對高些。
PLC分布式控製通信方式
1：西門子PLC的PROFINET通信
優點：通信速率快，穩定。（推薦）
缺點：成本相對高些。
2：三菱的PLC的CC-LINK通信
優點：價格相對較低。
缺點：編程沒西門子PLC方便。
二、采集衝床哪些信息（廣鍛衝床）
模擬人工操作模式，與切換人工生產互不影響
1：馬達 開啟（設備開啟）
3、衝床單次（給一次信號衝壓一次）
4、衝床運行準備（可以衝壓狀態）
5、衝床上死點（電子凸輪或者機械凸輪開關上取）
6、衝床下死點（電子凸輪或者機械凸輪開關上取）
7、衝床急停狀態（供報警使用）
以上采集的信號采用中間繼電器隔開
PLC輸出信號
1：給衝床運行（模擬雙手下壓）
2、給衝床急停（保護工業機器人）
3、給衝床吹氣（吹模具上的廢料）
4、給衝床複位（衝床帶光柵的需要複位）
以上采集的信號采用中間繼電器隔開
三、工業機器人端拾器的控製方式
1：真空吸盤
輸出：驅動發生真空線圈，驅動破壞真空線圈。(注意：不能用工業機器人輸出點直接驅動，輸出點允許電流100毫安）
輸入：真空反饋信號
2：電磁鐵
輸出：驅動電磁鐵(注意：不能用工業機器人輸出點直接驅動，輸出點允許電流100毫安）
輸入：加傳感器檢測（光電傳感器或者接近傳感器)
四、工業機器人與PLC信號交互方式
1、PLC的輸入輸出模塊極性要與工業機器人輸入輸出模塊極性相對應，工業機器人輸入模塊有兼容型的(PNP,NPN),工業機器人輸出模塊隻有NPN極性。
當PLC的輸入輸出模塊與工業機器人不兼容時用中間繼電器轉換。
2、采用二進製編碼解碼組合信號方式以提升交互的信息量以節省輸入輸出的點數
3、采用集中式控製時需要將工業機器人的0V和PLC的0V並在一起，采用分布式控製時分站的電源由工業機器人電源供。
1、華數一型工業機器人走的協議是NCUC協議目前不支持與PLC以太網通信。（HS410)
2、華數二型工業機器人走的是ETHERCAT通信，需要走通信的話需增加網絡轉換網關。例如與與西門子PLC的PROFINET通信，需要加ETHERCAT轉PROFINET的網關，在博圖軟件導入網關的GSD文件，把這個網口當前虛擬的I/O用。
華數一型工業機器人（HS410A)
1、工業機器人原點
3、示教器急停輸出
4、程序已運行
5、執行取料中
6、取料完成
7、執行送料中
8、送料完成
9、工業機器人程序調用信號
華數一型工業機器人（HS410A)
1、總控手動（手動狀態才允許工業機器人手動示教）
2、總控自動（自動狀態）
3、給工業機器人急停
4、啟動運行程序
5、暫停程序
6、允許取料
7、允許送料
8、取料完成反饋
9、送料完成反饋
10、工業機器人程序調用信號反饋
華數二型工業機器人衝壓應用主要信號
1、工業機器人故障
2、工業機器人妥備
3、工業機器人使能中
4、工業機器人運行中
5、工業機器人使能中
6、工業機器人運行中
7、工業機器人暫停中
8、工業機器人原點
9、工業機器人外部模式（外部模式由PLC加載運行）
10、送料完成反饋
11、二進製編碼信號
華數二型工業機器人衝壓應用主要信號
1、工業機器人程序啟動
2、工業機器人程序暫停
3、工業機器人程序恢複運行
4、工業機器人程序停止
5、工業機器人程序加載
6、工業機器人程序使能
7、二進製編碼信號·
七、工業機器人二進製編碼解碼
1：提高信號交互安全性能
2、同樣的輸入輸出點數可以大量增加交互的信息量
3、發送請求---請求反饋----執行----執行反饋
4、在工業機器人示教器菜單---工業機器人配置---編碼解碼功能
配置相應編碼解碼的I/0啟始點和相應IR寄存器。詳細情況請查閱HSPAD使用手冊。
5、PLC接收和發送編碼解碼輸入輸出的字節要獨立的，方便PLC程序編寫
八、反碼垛上料程序
原理：通過外部傳感器觸發工業機器人執行中斷程序從而實現
工業機器人抓取的位置隨著實際物料的變化而變化，從而實現反碼垛上料。
優點：成本低，由工業機器人實現，不需要帶控製的上料機
九、工業機器人子程序的調用
適應於多種模式生產需要，和在一個程序中的多次調用需要
九、柔性生產控製(多種模式）
1、通過觸摸屏進行模式選擇。
2、PLC具有多種模式的程序。
3、新增加產品工藝增加工業機器人程序和修改點位即可。
4、生產靈活、適應性強。
十、安全保護裝置的使用
目的：在危險區域保護人和設備的安全
方式：1、使用安全光柵和安全繼電器。
2、使用安全門鎖和安全繼電器。
3、當安全繼電器動作後在解除安全入侵後複位恢複。
總控係統分析
下麵以某衝壓自動化項目為例具體講解
某衝壓自動化項目電氣設計
為了避免操作人員操作衝床時容易出現的安全隱患，減少操作人員的工作強度及數量，同時也為了提高生產的效率降低人員成本，根據客戶的要求將8台衝床連線形成柔性衝壓自動化生產線。
根據客戶產品的生產工藝和現有的設備進行改造，考慮到所有不同產品的互換性，整個項目設計方案如下：
一、需要增加的設備及具備的功能
1、9台工業機器人，分別用於取料和放料。一台衝床對應一台工業機器人。
2、1個上料機構，分別用於原料的上料，具有片料的分離功能。
3、3個中轉台，根據不同產品放置在不同位置。
4、2個翻轉台，用於產品的翻轉及二次自動定位。
5、2個皮帶輸送機，用於尾序產品的自動傳送。
二、電氣硬件配置及功能
1、主站為西門子300CPU_PLC，總控係統采用西門子300PLC，通信協議為：PROFIBUS現場總線通信。控製如下設備：8台衝床、1台上料機、3個中轉台、2個翻轉台、2個皮帶輸送機、8個安全門。
2、在外部模式下控製9台工業機器人
3、觸摸屏為西門子KTP1000，與300CPU_PLC采用PROFINET通信，負責參數的設置、設備手動、自動的啟動和停止以及係統的實時報警、曆史報警顯示等功能。
三、係統控製
該係統控製分為手動模式、產品模式，單線模式、單線屏蔽模式、雙線模式。
1、手動模式：該模式主要用於設備調試和維修。
2、產品模式：該模式主要用於固定的產品模式。
3、單線模式：該模式主要用於客戶自己根據產品工藝組合出來的模式。
4、單線屏蔽模式：該模式主要用於在客戶某台衝床故障情況下客戶自己根據產 品工藝組合出來的模式。
5、雙線模式：該模式主要用於客戶根據產品工藝進行同時生產兩種不同的產品。
四、安全控製
該係統共有8個安全門，每個安全門上都配有符合安全標準的專用的安全插銷，當安全門打開時設備自動停止，當安全門關閉後，按下啟動按鈕設備繼續運行。
五、報警顯示
該係統具有實時報警和曆史報警顯示功能，便於故障的查詢和設備的維修，從而提高設備維護的效率。
六、係統的特色
該係統將於多模式柔性生產功能，具有對客戶設置的模式進行自動檢索功能。對客戶在不同模式裏設置的參數自動進行正確性的判斷。每種模式都有對應相應的操作和監控頁麵。
七、觸摸屏畫麵如下
八、現場設備聯機視頻
