一、工业机器人系统集成概念以及应用
二、项目方案前期与实施
三、总控系统控制分析
四、典型应用案例
什么是工业机器人系统集成？
工业机器人系统集成就是把现场各种独立的、分散控制的设备、按照一定的通信协议集成到一个系统来完成一个应用，各个设备的逻辑控制由一个总的控制器来协调和指挥，从而完成特定的工艺控制要求，这就是工业机器人系统集成！
独立的设备如：工业机器人、上料机、翻转台、传送带、中转台、冲床、工装夹具、等实现工艺要求所用到的现场设备
一、方案前期资料数据收集
收集现场设备的型号，图纸等相关资料数据
二、方案前期资料整理分析
1：工艺变更
由原来人工生产变成自动化生产在流程工艺上会有比较大的区别。在此需要对工艺进行详细的说明，工艺上变更的需要书面说明呈现给客户进行沟通确认。例如是以前是人工去边料，工艺更改为模具上把边料去除。
2：方案布局说明
由于工艺的变化，自动化程度的升高，现有设备可能需要进行改造升级以及可能新增其它相关设备。
效益提升计算
这是众多工业厂家关注的重点内容。
项目方案与实施
如果使用工人生产，8台冲机床按每天两班计算，至少投入工人16人那么每天24小时至少4个小时不能进行正常生产，那么生产效率只有使用工业机器人的83％，且工业机器人生产速度相对于人工每班产量要高。因此，从提高生产效率和质量稳定性等方面，使用工业机器人好处显而易见。
按每台工业机器人24小时生产，每天3班制计算，使用工业机器人后一个人至少可以管理8台工业机器人，那么一天就可以节省16个人工。工人工资按4500元/月计算，16*4500=72000元。而实际上一个工人的每月花费远远不止工资，企业还要负担员工的养老保险等福利，而且工人的流动性越来越大，新工人的培养成本也就越来越高，保守估计，使用工业机器人的成本预计2年就可以收回。因此，使用工业机器人可以大大节省人工成本。
与客户确认好方案签订合同后进入项目实施阶段
按钮、指示灯选型
1、操作方式，例如按压式、旋转式等；
2、安装方式，开孔尺寸、产品尺寸等；
3、工作电压，工作电流等。
断路器、接触器、中间继电器
1、断路器的额度电流、工作电压、灵敏度、极数等。
2、接触器的线圈工作电压，额定电流等。
3、中间继电器的工作电压、触点常开常闭的组数等。
接线端子、导线
1、接线端子的安装方式(导轨固定、螺丝固定），接线方式（螺丝固定，笼式弹簧)，适用导线平方数等。
2、导线的材料（铜）、横截面积（平方数）、股数（单股、多股、股数越多导电能力约好），颜色，不颜色区分功能。工作电流。主电路控制电流不同区域走线。
电缆
1、环境因素：油污、弯折等，考虑电缆材质；
2、距离：距离会影响压降，长距离的电缆横截面积要升级；
3、功能要求：芯数、横截面积、颜色、线序、屏蔽、双胶。
PLC选型
1、运行处理能力，程序容量；
2、控制点数的计算，输入输出各预留20%的点数；
3、PLC的可扩张点数。
4、开关量模块输入、输出模块的电源极性（PNP/NPN）；
5、控制的工艺（伺服、模拟量、PID）6、通信方式（点对点、以太网）。
三、软件设计
1：PLC程序设计
详细了解产品的生产工艺、现场设备的控制方式等情况，从而编写PLC程序
2：触摸画面设计
根据设备的控制方式完成触摸屏画面等功能设计
3：工业机器人程序设计
根据生产工艺要求编写工业机器人相关程a序。
四、系统调试
系统调试前先模拟调试，然后再带设备调试。
调试时应先手动调试，后自动联机调试。
先在公司调试，再到客户现场调试。
总控系统分析
PLC控制系统方式
1：集中控制方式
优点：电气成本相对低些，适用于控制点数少，生产模式单一的控制。
缺点：不适合控制点数多，生产模式多的冲压线。电箱占地方相对大些。外围施工布线工作量相对多些。
2：分布式I/0控制方式（主站-分站）
优点：适合控制复杂、生产模式多的控制，外围施工布线方便，总控柜占地小。（推荐）
缺点：电气成本相对高些。
PLC分布式控制通信方式
1：西门子PLC的PROFINET通信
优点：通信速率快，稳定。（推荐）
缺点：成本相对高些。
2：三菱的PLC的CC-LINK通信
优点：价格相对较低。
缺点：编程没西门子PLC方便。
二、采集冲床哪些信息（广锻冲床）
模拟人工操作模式，与切换人工生产互不影响
1：马达 开启（设备开启）
3、冲床单次（给一次信号冲压一次）
4、冲床运行准备（可以冲压状态）
5、冲床上死点（电子凸轮或者机械凸轮开关上取）
6、冲床下死点（电子凸轮或者机械凸轮开关上取）
7、冲床急停状态（供报警使用）
以上采集的信号采用中间继电器隔开
PLC输出信号
1：给冲床运行（模拟双手下压）
2、给冲床急停（保护工业机器人）
3、给冲床吹气（吹模具上的废料）
4、给冲床复位（冲床带光栅的需要复位）
以上采集的信号采用中间继电器隔开
三、工业机器人端拾器的控制方式
1：真空吸盘
输出：驱动发生真空线圈，驱动破坏真空线圈。(注意：不能用工业机器人输出点直接驱动，输出点允许电流100毫安）
输入：真空反馈信号
2：电磁铁
输出：驱动电磁铁(注意：不能用工业机器人输出点直接驱动，输出点允许电流100毫安）
输入：加传感器检测（光电传感器或者接近传感器)
四、工业机器人与PLC信号交互方式
1、PLC的输入输出模块极性要与工业机器人输入输出模块极性相对应，工业机器人输入模块有兼容型的(PNP,NPN),工业机器人输出模块只有NPN极性。
当PLC的输入输出模块与工业机器人不兼容时用中间继电器转换。
2、采用二进制编码解码组合信号方式以提升交互的信息量以节省输入输出的点数
3、采用集中式控制时需要将工业机器人的0V和PLC的0V并在一起，采用分布式控制时分站的电源由工业机器人电源供。
1、华数一型工业机器人走的协议是NCUC协议目前不支持与PLC以太网通信。（HS410)
2、华数二型工业机器人走的是ETHERCAT通信，需要走通信的话需增加网络转换网关。例如与与西门子PLC的PROFINET通信，需要加ETHERCAT转PROFINET的网关，在博图软件导入网关的GSD文件，把这个网口当前虚拟的I/O用。
华数一型工业机器人（HS410A)
1、工业机器人原点
3、示教器急停输出
4、程序已运行
5、执行取料中
6、取料完成
7、执行送料中
8、送料完成
9、工业机器人程序调用信号
华数一型工业机器人（HS410A)
1、总控手动（手动状态才允许工业机器人手动示教）
2、总控自动（自动状态）
3、给工业机器人急停
4、启动运行程序
5、暂停程序
6、允许取料
7、允许送料
8、取料完成反馈
9、送料完成反馈
10、工业机器人程序调用信号反馈
华数二型工业机器人冲压应用主要信号
1、工业机器人故障
2、工业机器人妥备
3、工业机器人使能中
4、工业机器人运行中
5、工业机器人使能中
6、工业机器人运行中
7、工业机器人暂停中
8、工业机器人原点
9、工业机器人外部模式（外部模式由PLC加载运行）
10、送料完成反馈
11、二进制编码信号
华数二型工业机器人冲压应用主要信号
1、工业机器人程序启动
2、工业机器人程序暂停
3、工业机器人程序恢复运行
4、工业机器人程序停止
5、工业机器人程序加载
6、工业机器人程序使能
7、二进制编码信号·
七、工业机器人二进制编码解码
1：提高信号交互安全性能
2、同样的输入输出点数可以大量增加交互的信息量
3、发送请求---请求反馈----执行----执行反馈
4、在工业机器人示教器菜单---工业机器人配置---编码解码功能
配置相应编码解码的I/0启始点和相应IR寄存器。详细情况请查阅HSPAD使用手册。
5、PLC接收和发送编码解码输入输出的字节要独立的，方便PLC程序编写
八、反码垛上料程序
原理：通过外部传感器触发工业机器人执行中断程序从而实现
工业机器人抓取的位置随着实际物料的变化而变化，从而实现反码垛上料。
优点：成本低，由工业机器人实现，不需要带控制的上料机
九、工业机器人子程序的调用
适应于多种模式生产需要，和在一个程序中的多次调用需要
九、柔性生产控制(多种模式）
1、通过触摸屏进行模式选择。
2、PLC具有多种模式的程序。
3、新增加产品工艺增加工业机器人程序和修改点位即可。
4、生产灵活、适应性强。
十、安全保护装置的使用
目的：在危险区域保护人和设备的安全
方式：1、使用安全光栅和安全继电器。
2、使用安全门锁和安全继电器。
3、当安全继电器动作后在解除安全入侵后复位恢复。
总控系统分析
下面以某冲压自动化项目为例具体讲解
某冲压自动化项目电气设计
为了避免操作人员操作冲床时容易出现的安全隐患，减少操作人员的工作强度及数量，同时也为了提高生产的效率降低人员成本，根据客户的要求将8台冲床连线形成柔性冲压自动化生产线。
根据客户产品的生产工艺和现有的设备进行改造，考虑到所有不同产品的互换性，整个项目设计方案如下：
一、需要增加的设备及具备的功能
1、9台工业机器人，分别用于取料和放料。一台冲床对应一台工业机器人。
2、1个上料机构，分别用于原料的上料，具有片料的分离功能。
3、3个中转台，根据不同产品放置在不同位置。
4、2个翻转台，用于产品的翻转及二次自动定位。
5、2个皮带输送机，用于尾序产品的自动传送。
二、电气硬件配置及功能
1、主站为西门子300CPU_PLC，总控系统采用西门子300PLC，通信协议为：PROFIBUS现场总线通信。控制如下设备：8台冲床、1台上料机、3个中转台、2个翻转台、2个皮带输送机、8个安全门。
2、在外部模式下控制9台工业机器人
3、触摸屏为西门子KTP1000，与300CPU_PLC采用PROFINET通信，负责参数的设置、设备手动、自动的启动和停止以及系统的实时报警、历史报警显示等功能。
三、系统控制
该系统控制分为手动模式、产品模式，单线模式、单线屏蔽模式、双线模式。
1、手动模式：该模式主要用于设备调试和维修。
2、产品模式：该模式主要用于固定的产品模式。
3、单线模式：该模式主要用于客户自己根据产品工艺组合出来的模式。
4、单线屏蔽模式：该模式主要用于在客户某台冲床故障情况下客户自己根据产 品工艺组合出来的模式。
5、双线模式：该模式主要用于客户根据产品工艺进行同时生产两种不同的产品。
四、安全控制
该系统共有8个安全门，每个安全门上都配有符合安全标准的专用的安全插销，当安全门打开时设备自动停止，当安全门关闭后，按下启动按钮设备继续运行。
五、报警显示
该系统具有实时报警和历史报警显示功能，便于故障的查询和设备的维修，从而提高设备维护的效率。
六、系统的特色
该系统将于多模式柔性生产功能，具有对客户设置的模式进行自动检索功能。对客户在不同模式里设置的参数自动进行正确性的判断。每种模式都有对应相应的操作和监控页面。
七、触摸屏画面如下
八、现场设备联机视频
