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自动化第一级：使用快速装夹定位夹具

使用快🐷速装夹ཧ定位夹具，是工厂迈向自动化的第一步。在不同的机床与工序中使用统一的夹具基准，使得工件与电极的换装不再需要人工打表，几秒即可实现换装，重复定位可达2μm以内的高精度。

• 降低工件准备时间

• 增加生产时间

• 容许在生产工序间脱机检测

自动化第二级：机床集成了自动交换装置

在使用快速装夹定位夹具的基础上，机床上选配了自动更换电极、工件的装置，从而实现较长时间的自动加工。但这种自动交换装置🍬实现的自动化加工能力很有限。

• 经济的一体化设计

• 投资较少

自动化第三级：配置工件/电极复合系统

通过配置工件/电极复合系统，可支🔥持更多数量的工件/电🌞极换装，可处理多种类不同托盘系统，中央预设数据及数控程式确保了加工流程的高透明度。

• 连续自动化能力提升

• 加工流程高透明

自动化第四级：制造单元

用一个处理设备，服务多台机床及设备，通过不同的机床及辅助🙈设备实现无人值守加工，加工流程具有高透明度，实时获取工件及工序的资料，通过三坐标测量仪实现在线测量🅠，确保高质量生产。

• 实现无人值守加工

自动化第五级：柔性制造系统

用一个处理设备，服务多台机床及设备，把所有机床和相关资料联系在一起，实现数据🐼流和物流的统一管理，并且设备数量可根据需求延伸，适用于大批量生产。

• 设备数量可根据需求延伸

对于自动化的投资，客户通常会担忧不同设备之间的﷽兼容性！而GF加工方案最突出的优势是可以为客户提供真正的一站式解决方案。从加工设备的提供，到自动化方案的制定，到自动化软件的应用，都能满足客户的需求。

工业机器人与CNC机床如何集成，硬件选择、集成步骤、注意事项，这里都讲清楚了

韩鸿鸾  工业机器人

随着两💫化融化技术的发展，工业机器人的应用领域也越来越广泛，其应用一般是以工作站的形式出现的。在机械加工领域，基本上是以工业机器人与CNC机床集成工作站或自动化生产线为主的。

先来看一个视频，机器人与机床的完美配合！

那么在应用过程中，机器人和机床该如何结合呢，请看下面的文章！

本文从硬件的选择、工业机器人与CNC数控机床的接口定义等方面，介绍了两者集成的步骤，同时介绍了集成上下料工作站的种类与注意事༒项。

 1. 硬件选择

（1）工业机器人上下料工作站的组成

典型的工业机器人数控机床上下料工作站系统如图1🎃所示。主要的组成部分⛄包括工业机器人、数控机床、工件、抓取手爪、周边设备及系统控制器等。

工业机器人与数控𝓡机床之间的通信方式根据各系统的不同，也有所区别。对于信号较少的系统，可以直接使用I／O信号线进行连接，至少要包括门控信号、装夹信号及加工完成信号等。对于信号较多的系统，可以使用现场总线、工业以太网等方式进行通信。

（2）上下料机器人的选择

本实例💖所介绍的数控机床加工工件为圆柱体，如图2所示，重量≤2kg，故机床上下料机器人可选用安川MH6机器人，如图🥃3所示。机器人控制系统为安川DXl00。

选择工业机器人末端执行器应考虑夹取对象的形状与质量，本实例选择气动手爪，如图4所示，型号为HDS-20Y，控制手爪动作的电🍃磁𓆏阀安装在MH6机器人本体上。若工件质量大，可选用液压手爪。

考虑到失电安全，失电后夹紧的工件不应掉落，故电磁阀采用双电控。末端执行器气动控制回路如图5所示。当YV1电磁阀线圈通电时，气动手爪收缩，夹紧工件；当YV2电磁阀线圈通电时，气动手爪松开，释放工件；当YV1、YV2电磁阀线♛圈都不通电时，气动手爪保持原来的状态。电磁阀不能同时通电。

（3）PLC控制柜与安全防护装置的选择

PLC控制柜用来安装断路器、PLC、开关电源、中间继电器和变压器等元器🙈件。PLC选择OMRO𒁏N公司NJ301－1100控制器，上下料机器人的启动与停止、输送线的运行等均由其控制。

常用的安全防护如图6所示，有安全围栏与安全光栅。本工作站选用安全围栏。

2. CNC与机器人上下料工作站的接口

🐻机器人上、下料时，需要与CNC进行信息交换、互相配合，才能有条不紊地工作。机器人上下料的工作流程如图7所示。

CNC与机器人上下ꦿ料工作站🌞PLC之间信号的传递路径如图8所示。CNC机床PLC与上下料工作站PLC之间进行信息交换，机器人控制系统与上下料工作站PLC之间进行信息交换。

CNC与机器人上下料🐷工作站的接口信号如表1所示。上下料工作站PLC向CNC机床PLC发出指令，如“请求CNC开门”、“请求CNC关门”等，指令的执行由CNC机床PLC来完成。

机器人上下料工作站PLC的配置如表2所示，CNC与机器人上下料工作站的接口分配如表3所示。

3. CNC与机器人上下料工作站的接口电路设计

CNC机床PLC的输出接口为源型输出，而NJ PLC的输入接口必须接为漏型，所以CNC机床PLC的输出信号通过中间继电器进行过渡。CNC🤡输出与NJ输入接线图如图9所示。CNC输入与NJ输出接线图如图10所示。

4. 注意事项

（1）如果缠屑不处理ꦚ，将会导致装夹位置不准确，上下料困难等问题。面对此类问题，首先要建议客户改良工艺或车削刀具，有🌞效断屑；此外还需增加吹气装置，每个工作节拍内吹气一次，减少切屑堆积。

（2）机床的定位主要靠定位销。一般情况下，定位销会比定位孔小一些，不会发生工件难以装入现象；但遇到间隙配合特别小的时候，首先要亲自操作一下，看工件与定位销之间的🎃配合，再结合机器人精度ܫ做预判，以防后期机器人工作站调试时无法装夹到位，如图11所示。

（3）装夹到位问题，有部分𒀰工件，在卡盘内部有一个硬限位，工件在装夹时，必须紧靠硬限位，加工出的零件才算合格，遇此类情况，建议选用特制气缸，含推紧压板，可以有效达到目的。

（4）主轴准停问题，有的工件在装夹时认方向，主轴需有主轴定向功能，才可以实现机器人上下料。

（5꧒）切屑堆积问题，有部分数控车床不含废料回收系统，此时在技术协议💙或方案中需注明，要客户根据实际情况，定期清理切屑。

（6）断刀是车床上下料中最头痛的问题，𓃲如没有断刀检测，只有通过定﷽时抽检来判断此现象，如断刀现象频繁，建议研究该项目的可行性。

5. 结语

本文是以工业机器人与数控车床集成工作站的情况介绍的，对于工业机器人与数控铣床、加工中心等集成工作站꧑同样具有借鉴作用，其步骤🍌与注意事项是大同小异的。

科普 | PLC选型八大注意事项

工业机器人之家

在PLC系统设计时，首先应确定系统方案，下一步工🌼作就是PLC的♊设计选型。选择PLC，主要是确定PLC的生产厂家和PLC的具体型号。对于系统方案要求有分布式系统、远程I/O系统，还需要考虑网络化通讯的要求。那么具体应该如何选择PLC呢?

一.PLC生产厂家的选择

确定PLC的生产厂家，主要应该考虑设备用户的要求、设计者对于不同厂家PLC的熟悉程度和设计习惯、配套产品🌃的一致性以及技术服务等方面的因素。

从PLC本身的可靠性考虑，原则上只要是国外大公司的产品，不应该存在可靠性不好的问题。

另外对于一些特殊的行业(例如：冶金、烟草等)应选择在相关行业领域有投运业绩、成熟可靠的PLC系统。

二.输入输出(I/0)点数的估算

PLC的输入/输出点数是PLC的基本参数之一。I/O点数的确定♚应ꦉ以控制设备所需的所有输入/输出点数的总和为依据。

在一般情况下，PLC的I/O点应该有适当的余量。通常根据统计的输入输出点ꦺ数，再增加10％～20％的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。

实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行调整。

三.PLC存储器容量的估算

存储器容量是指🏅可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，各种PLC的存储器容量大小可以从该PLC的基本参数表中找到。

例如：西门子的S7-314PLC的用户程序存储容量为64KB𒐪，S7-315-2DPPLC的用户ไ程序存储容量为128KB。

程序容量是存储器中用户程序所使用的存储单元的大小，因此存储器容量应大于程序容量。设计阶段，由于用🧸户应用程序还未编制，因此，需要对程序容量进行估算。

如何估算程序容量🌌呢?许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数(16位为一个字)，另外✅再按此数的25％考虑余量。

四.PLC通讯功能的选择

现在PLC的通讯功能越来越强大，很多PLC都支持多种通讯协议(有些需要配备相应的通讯模块)，选择时要根据实际需要选择合🗹适的通讯方式。

PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式：

(1)PC为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络；

(2)1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；

(3)PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；

(4)专用PLC网络(各厂商的专用PLC通信网络)。

为减轻CPU通信任务🦄，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的(如点对点、现场总线、工业以太网等)通信处理器。

五.PLC机型的选择

PLC的类型：

• PLC按结构分为整体型和模块型两类；

• 整体型PLC的I/0点数较少且相对固定，因此用户选择的余地较小，通常用于小型控制系统。

这一类PLC的代表有：西门子公司的S♋7-200系列、三菱公司的FX系列、欧姆龙公司的CPM1A系列等。

模块型PLC提供多种I/O模块可以在PLC基板上插接，方便用户根据需✃要合理地选择和配置控制系统的I/O点数。

因此，模块型PLC的配置比较灵活，一般用于大中型控制系统。例如西门子公司的S7-300系列和S7-400系列、三ಌ菱公司的Q系列、欧姆龙公司的CVM1系列等。

六.I/O模块的选择

1.数字量输入输出模块的选择

数字量输入输出模块的选择应考虑应用要求。

例如对输入模块，应考虑输入信号的电平、传输距离等应用要求。

输出模块也有很多的种类，例如继电器触点输出型、AC120V/23V双向✨晶闸管输出型、DC24V晶体管驱动型🔴、DC48V晶体管驱动型等。

通常继电器输出输出型模块具有价格低廉、使用电压范围广ܫ等꧑优点，但是使用寿命较短、响应时间较长、在用于感性负载时需要增加浪涌吸收电路；

双向晶闸管𝄹输出型模块响应时间较快适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。

另外，输入输出模块按照输入输出🐽点数又可以分为：8点、16点、32点等规格，选择时也要根据实际的需要合理配备。

2.模拟量输入输出模块的选择

模拟量输入模块，按照模拟量的输入信号类型可以分为：电流输入型、电压输入型、热电偶输入型等。

电流输入型通常的信号等级为4～20🍰mA或🐟0～20mA；电压型输入模块通常信号等级为0～10V、-5V～+5V等。有些模拟量输入模块可以兼容电压或电流输入信号。

模拟量输出模块同样分电压型输出模块和电流型输出模块，电流输出的信号通常有0～20mA、4～20mA。电压型输出信号通常有0～10V、-10V~+10V等♛。

模拟量输入输出模块，按照输入输出通道数可以分为2通道、4通道、8通道等规格。

七.功能模块

功能模块包括通讯模块、定位模块、脉冲输出模块、高速计数模块、PID控制模块、温度控制模块等。选择PLC时应考率到功能模𝓡块配套的可能性，选择功能模块涉及硬件与软件两个方面。

在硬件方面，首先应考虑功能模块可以方便的和PLC相连接，PLC应该有相关的连接、安装位置与接口、连接电💧缆等附件。

在软件上，PLC应具有对应的控制功能，可以方便的对功能模块进行编程。

例如三菱的FX系列PLC通过“FROM”和“TO”指令可以方便的对相应的功能模块进行控制。

八.一般原则

在PLC型号和规格🧜大体确定后，可以根据控制要求逐一确定PLC各组成部分的基本规格与参数，并选择各🌄组成模块的型号。选择模块型号时，应遵循以下原则。

1.方便性：一般说来，作为PLC，可以满足控制要求的模块往往有꧃很多种，选择时应以简化线路设计、方便使用、尽可能减少外部控制器件为原则。

例如：对于输入模块，应优先选择可以与外部检测元件🌄直接连接的输入形式，避免使用接口电路。对于输出模块，应优先选择能够直接驱动负载的输出模块，尽量减少中间继电器等元件。

2.通用性：进行选型时，要考虑到PLC各组成模块的统一与通用，避免模块种类过🌺多。这样不仅有利于采购，减少备品备件，同时还可以增加系统各组成部件的互൲换性，为设计、调试和维修提供方便。

3.兼容性：选择PLC系统各组成模块时，应充分的🌠考虑到兼容性。为避免出现兼容性不好的问题，组成PLC系统的各主要部件的生产厂家不宜过多。如果可能的话，尽量选择同一个生产厂家的产品。