《工业机器人与智能制造》课件37-4.5 工业机器人通信基础

《先进制造技术》单元4

智能制造延时符单元4智能制造4.1智能制造概述4.2现场总线4.3Profibus总线4.4工业以太网PROFINET4.5工业机器人通信基础4.6PLC控制系统4.7任务-工业机器人输入输出（I/O）的接线工业机器人通信基础在智能制造系统中，通信是基础。所谓通信是指人与人之间、人与设备、或设备与设备之间的信息交换。迄今为止，通信接口和通信方式在制造业中起到了重要的作用。工业机器人通信基础工业机器人与外界的通讯传输有“I/O”连接和通讯线连接两种。如图，机器人中的大部分信息交换都是通过总线完成的。工业机器人的通信示意图工业机器人通信基础1.模拟信号与数字信号的基本概念数据通信时一定至少有一方是计算机，故数据传输时，需要进行一次数据向信号的转换。通信信号通常包括模拟信号和数字信号两种，如图所示。电信号工业机器人通信基础模拟信号中的电压或电流是随时间连续变化的量。时间上不连续的信号，即电压的高低仅用特定值来表示的信号称为数字信号。采用数字信号的数据传输方式称为数字传输。例如计算机网络、移动电话等均为数字传输。工业机器人通信基础数据通信中，根据传输线路的不同，需要进行模拟(Analog)信号和数字(Digital)信号之间的相互转换，即A/D及D/A的转换。工业机器人通信基础调制解调技术是数据通信中非常重要的技术。脉冲调制是调制的基本方式，可以把模拟信号转换为数字信号。工业机器人通信基础2.工业机器人输入输出（I/O）的基本概念工业机器人在工作的过程中，实际上也是一个与外界不断交互信息的过程。比如机器人末端的气爪张开与夹紧动作，它可以以数字量信号传递给外部设备，这些信号就是机器人输出信号，如图所示。数字输出信号工业机器人通信基础如果机器人要采集信息为它服务，比如气缸上的电磁开关信号，安全门上的接触传感器信号，将这些外部设备上采集过来的信息以数字信号方式传递给机器人，这些数字信号就是数字输入信号。数字输入信号工业机器人通信基础3.工业机器人的I/O通信接口数据通信时，为了保证双方能够正确地收发信息，应该遵循相同的通信协议。通信协议也就是指为进行数据通信而事先确定的章程。通信协议由表示信息结构的格式和信息交换的进程组成。格式规定了数据为何种类型、如何排列，进程则规定了数据以怎样的步骤和流向来实现信息交流。工业机器人通信基础如果不同厂家和种类的设备之间采用不同的通信协议，将它们连接在一起的网络将无法进行数据通信。为了保证彼此相连的不同设备之间能够进行数据通信，设备间就应当使用相同的通信协议。工业机器人通信基础工业机器人拥有丰富的通信接口，可以轻松地实现与周边设备进行通信。其中RS—232通信、OPCserver、SocketMessage是与PC通信时的通信协议；DeviceNet、PROFIBUS、PROFIBUS-DP、PROFINET、EtherNetIP则是不同工业机器人厂商推出的现场总线协议，可根据需求选配使用合适的现场总线。工业机器人通信基础工业机器人的I/O模块与机器人内部总线相连，实现机器人内外部逻辑信号的传递与交换。机器人I/O通信提供的信号处理包括数字输入（DD）、数字输出（DO）、模拟输入（A1）和模拟输出（A0）。在工业机器人系统中，通常将上述逻辑控制系统集成为一块板卡/模块——即标准I/O模块。使用一根导线连接I/O模块上的接口与通信设备，即可实现I/0通信。ABB机器人常用的标准I/O板有DSQC651和DSQC652,KEBA机器人控制器常用的标准I/O板有DM272/A,KUKA机器人则提供了Beckhoff公司的EtherCAT模块。工业机器人通信基础通常，可能与机器人进行I/O通信的设备有各类传感器、PLC和电磁阀等执行器。I/O信号可以反馈设备的状态、测量值等信息。机器人I/O使用并行通信技术。工业机器人通信基础工业机器人的I/O通信有如下特点：（1）由于I/O板上可连接的I/O信号数量有限，在设计工业机器人控制系统时就需要合理选择要连接信号的端子，有效利用有限的连接数量。工业机器人通信基础（2）使用I/O通信可以简化相关的输入输出指令，例如将夹爪的夹紧信号预设为0,松开信号预设为1。从机器人程序的方面来说也可以减少编程难度，减少中断。工业机器人通信基础此外，机器人控制器可以同时处理机器人运动和输入输出信号，因此即使在运动过程中也可以处理I/O信号。工业机器人通信基础4.与外围设备的通信接口为了实施协调作业，工业机器人往往需要配备一些周边设备。但是此时简单的通信接口已经无法满足机器人系统协调作业的需要了，故而应该改用各种高速的通信接口装置。(1)与上位机的接口。工业机器人的上位机通常是PC或PLC。(2)与传感器的接口。工业机器人系统中少不了