亚龙YL399A型工业机器人工作站.docx

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亚龙YL399A型工业机器人工作站

亚龙YL-399A型

工业机器人实训考核装备

实训指导书

（ABB机器人版本）

浙江亚龙教育装备股份有限公司

1.3.1PLC程控柜........................................5

1.3.2ABB机器人系统....................................6

1.3.3焊接系统.........................................7

1.3.4烟雾净化系统......................................8

第二章亚龙YL-399A型工业机器人实训考核装备元器件介绍和使用

2.1PLC程控柜.............................................9

2.1.1指示灯...........................................10

2.1.2按钮.............................................10

2.1.3断路器...........................................12

2.1.4开关电源.........................................13

2.1.5伺服驱动器电子变压器.............................13

2.1.6触摸屏...........................................14

2.1.7PLC及扩展模块....................................15

2.2ABB机器人...........................................19

2.2.1IRB1410机器人本体...............................19

2.2.2IRC5机器人控制器和示教器........................22

2.2.3IRC5机器人控制器和示教器的使用操作..............24

2.2.4建立程序模块与例行程序..........................41

2.2.5机器人指令的简单介绍...........................46

2.3焊接系统...........................................49

2.3.1PulseMIG-350焊机...............................47

2.3.2PulseMIG-350焊机操作流程.......................52

2.3.3隐含参数菜单调节................................55

2.3.4作业模式........................................60

2.3.5送丝装置........................................62

2.3.6焊枪装置........................................66

2.3.7烟雾净化系统....................................67

2.3.8减压器.........................................69

第一章亚龙YL-399A型工业机器人实训考核装备介绍

1.1系统设计要求

工业机器人焊接广泛的应用于各行各业，根据不同的应用情况，机器人的法兰盘上可安装数字焊枪、普通焊枪。

本单元选择普通焊枪作为焊接单元。

►本系统总体设计要求如下：

1、重复精度≦1mm；

2、机器人作范围≦1440；

3、弧焊通用型；

4、焊枪采用普通焊枪、为了确保焊接顺利，请确认送丝软管和导电嘴与焊枪的型号相符，送丝软管与所用的焊丝直径和焊丝类型相符；

5、焊接工件是厚度一定的铁质材料；

6、门入口安装安全光幕保护人身安全，安全光幕检测距离≧2500m

7、要提供按钮操作盒，用于系统复位、启停、急停等操作；

8、另要提供警示灯，用于指示系统的状态，例如就绪、复位、运行等；

9、具备漏电保护功能。

►本系统PLC程序设计的要求如下：

1、设备启动前要满足如下条件：

机器人选择自动模式、机器人在作业原点、机器人伺服已接通、无机器人报警错误等。

满足条件时候黄灯常亮，否则黄灯以1Hz频率闪烁。

没满足要求须按启动按钮进行复位。

2、设备就绪中，再按下启停按钮，系统运行，警示灯绿灯亮、机器人程序启动。

3、机器人在运行过程中，按下停止按钮，机器人立即停止，红色灯闪烁。

按下复位按钮，红色灯熄灭。

在次按下启动按钮，机器人执行复位动作。

4、机器人在运行过程中，遇到紧急情况下可以按下按钮盒、机器人控制器、示教器上的急停按钮，让机器人立即停止，并使伺服OFF，急停复位后，可通过按钮盒或控制器上的复位按钮来解除机器人的报警。

1.2系统的基本组成和工作原理

亚龙YL-399A型工业机器人实训考核装备（简称399A）由PLC控制柜、ABB机器人系统、机器人安装底座、焊接系统、除烟系统、警示灯、按钮盒，电脑桌等组成。

整体图见图1-1。

图1-1（仅供参考）

1.3各单元介绍

1.3.1PLC程控柜

399A设备的PLC程控柜用来安装断路器、PLC、触摸屏、开关电源、保险丝、接线端子、变压器等元件器。

PLC程控柜内部图如图1-2

图1-2

1.3.2ABB机器人系统

随着现代制造业和服务业的转型升级，工业机器人在装配、码垛、包装、金属切割、焊接、喷涂、和涂装等领域得到了越来越多的应用。

399A设备的ABB机器人系统包括ABB1410机器人、ABBIRC5机器人控制器和示教器等组成。

机器人控制器和示教器如图1-3、机器人本体如图1-4

图1-3

图1-4

1.3.3焊接系统

399A设备的焊接系统主要由PulseMIG-350焊机、送丝机、焊枪、工业液体CO2等构成,是焊接系统的重要组成部分。

如图1-5

送丝机工业液体CO2焊机

焊枪

图1-5

1.3.4烟雾净化系统

399A设备配有烟雾净化器，吸管安装在工作区域内，能够直接吸走烟尘和飞溅，吸力强，节约资源。

有效的减少对环境的烟尘排放，能有效防止焊接废气对人体的伤害。

如图1-6

图1-6

第二章亚龙YL-399A型工业机器人实训考核装备元器件介绍和使用2.1PLC程控柜

2.1.1指示灯

警示灯一般采用LED，在选型时主要要考虑：

警示灯层数、灯的颜色、、外径大小、是否需要闪烁、电源电压、是否带蜂鸣等功能。

本设备警示灯选用TEND的TPAL7-724V警示灯。

TPAL7-24V警示灯，三层，黄、绿红三种颜色、外径Φ60、常量24VDC、不带蜂鸣。

2.1.2按钮

按钮开关是一种结构简单，应用十分广泛的主令电器。

在电气自动控制电路中，用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁起动器等。

按钮开关的结构种类很多，可分为瞬动型按钮、蘑菇头式、自锁式、紧急停止按钮式、自复位式、旋柄式、带指示灯式、带灯旋钮式及钥匙式等；有单钮、双钮及不同组合形式；选择钮有两位置和三位置两种形式，分自动复位和自锁定；一般是采用积木式结构，由按钮帽，复位弹簧，动静触头和外壳等组成，通常做成复合式，有一对常闭触头和常开触头，有的产品可通过多个元件的串联增加触头对数。

自锁式按钮，按下后锁定，触点常开变常闭，常闭变常开，要解除锁定必须再次按下，触点开闭交替动作。

按钮开关可以完成启动、停止、正反转、变速以及互锁等基本控制。

通常每一个按钮开关有两对触点。

每对触点由一个常开触点和一个常闭触点组成。

瞬动型按钮、蘑菇头式、自锁式、紧急停止按钮式、自复位式、带指示灯式等动作特点是当按下按钮时，两对触点同时动作；旋钮式、钥匙钮式、带灯旋钮式等三位置选择钮动作特点为左右触点分开控制（两位置选择钮左右触点同时动作）；为了标明各个按钮的作用，避免误操作，通常将按钮帽做成不同的颜色，以示区别，其颜色有红、绿、黑、黄、蓝、白等。

如，红色表示停止按钮，绿色表示起动按钮等。

按钮开关的主要参数有型式及安装孔尺寸，触头数量及触头的电流容量。

（1）适用范围：

适用于交流50Hz（或60Hz）、额定工作电压380V及以下或直流工作电压220V及以下的工业控制电路中，作为磁力起动器、接触器、继电器及其它电气线路的控制之用，带有指示灯式按钮还适用于需要灯光信号指示的场合。

（2）按操作方式分：

按钮式、旋钮式

（3）按用途分：

平头式；蘑菇头式；自锁式；旋钮式；旋柄式；钥匙式；双头式

（4）按触头形式分：

常开触头；常闭触头。

（5）按触头对数分：

1常开或1常闭；2常开或2常闭；3常开或3常闭；4常开或4常闭；1常开和1常闭；2常开和2常闭；2常开和1常闭；1常开和2常闭；3常开和1常闭；1常开和3常闭。

（6）按触头元件的型式分：

双断点接通触头元件；双断点分断触头元件；常闭触头与常开触头在电气上是分开的。

（7）使用类别：

控制交流负载；控制直流负载。

（8）常见的按钮类别及特点：

1　开启式：

适用于嵌装固定在开关板、控制柜或控制台的面板上。

2　保护式：

带保护外壳，可以防止内部的按钮零件受机械损伤或人触及带电部分。

3　防水式：

带密封的外壳，可防止雨水侵入。

4　防腐式：

能防止化工腐蚀性气体的侵入。

5　防爆式：

能用于含有爆炸性气体与尘埃的地方而不引起传爆，如煤矿等场所。

6　旋钮式：

用手把旋转操作触点，有通断两个位置，一般为面板安装式。

7　钥匙式：

用钥匙插入旋转进行操作，可防止误操作或供专人操作。

8　紧急式：

常用红色蘑菇钮，在红色蘑菇钮表面有三个指示操作的箭头，作紧急时切断电源用。

9　自持按钮：

按钮内装有自持用电磁机构，主要用于发电厂、变电站或试验设备中，操作人员互通信号及发出指令等，一般为面板操作。

10　带灯按钮：

按钮内装有信号灯，除用于发布操作命令外，兼作信号指示，多用于控制柜、控制台的面板上。

11　组合式：

多个按钮组合。

12　联锁式：

多个触点互相联锁。

（9）正常工作条件和安装条件

1　温度：

工作温度：

-20℃～+60℃；储存温度：

-40℃～+70℃

2　海拔：

安装地点的海拔不超过2000m。

3　大气条件：

温度为＋40℃时，空气的相对湿度不超过50%，在较低的温度下可以允许有较高的相对湿度，例如+20℃时达90%。

对由于温度变化偶尔产生的凝露应采取特殊的措施。

4　10污染等级：

污染等级为3级。

5　安装类别：

安装类别II类。

6　防护等级IP40IP65（防水式）

7　安装孔径有φ16、φ22、φ25、φ30等几种

（10）主要技术参数

1　开关额定值:

AC-1536V/10A110V/10A220V/5A380V/2.7A660V/1.8A

DC-1324V/4A48V/4A110V/2A220V/1A440V/0.6A

2　绝缘电压：

Ui:

660V

3　约定发热电流：

1th10A

4　触电电阻：

≤50mΩ

5　绝缘电阻：

≥100MΩ

6　机械寿命：

一般钮≥100万次；旋钮≥30万次；钥匙钮≥5万次；急停钮≥5万次

本设备的按钮、复位按钮、旋钮开关、急停按钮都选择天逸的LA42系列按钮。

2.1.3断路器

低压断路器的选型主要要考虑断路器的极数、瞬时脱扣特性、额度电流、以及是否需要漏电保护的因素，选择漏电保护开关的还要考虑额定剩余动作电流。

断路器额定电流=1.2～2倍计算电流。

根据被保护负载的不同，小型断路器具有不同的保护特性:

B型曲线脱扣特性:

瞬时脱扣范围（3~5）In用于保护短路电流较小的负载（如电源、长电缆等）

C型曲线脱扣特性:

瞬时脱扣范围（5~10）In，用于保护常规负载和配电线缆

D型曲线脱扣特性:

瞬时脱扣范围（10~14）In，用于保护起动电流大的冲击性负载（如电动机，变压器等）

本设备的总电源开关选择了正泰的漏电保护开关DZ47LE-32C323P+N0.03A。

给机器人控制柜（功率为2.7KVA）、开关电源（24V，6A和2A）和供电的断路器分别DZ47-63/3P,D25、DZ47-63/2PC15、DZ47-63/2PC15。

断路器的正常工作条件及安装条件和主要技术参数请参考有关手册。

2.1.4开关电源

开关电源的主要功能是将AC200V交流电转化为所需要的直流电，以满足元器件的使用。

开关电源的选择主要考虑开关电源的功率、额定电压、尺寸、安装方式等

这里选择YL-03和YL-01的开关，单相输入、60W、24VDC、。

2.1.5伺服驱动器电子变压器

该产品改变了传统线圈式变压器的笨重、发热、耗电、安装难的问题，采用前沿的微波器件，三相全桥开关谐振技术，SPWM调制方式，开关频率1KHz,故其发热量少，不需要散热器，耗电少，抗干扰能力强。

主要技术参数

输入电压

3相4线制AC380VAC

输出电压

3相3线制AC200～220VAC

最大输出工作电流

2倍额定电流

电流模式

动态跟踪

电流基波频率

300Hz

动态工作电流频率

1MHz

电流波形

正弦波

电流驱动形式

SPWM

电压调整率

0.2%

负载调整率

0.1%

输出电压失真率

0.1%

效率

99.5%

源电压响应时间

<1.5us

负载阶跃响应时间

<2us

抗干扰等级

B

安装尺寸：

（长X宽X高140X90X45mm）

注意：

因为是高频输出，输出电压是测不出来。

只有在S和R端才可以为开关电源、PLC供电。

2.1.6触摸屏

399A设备的人机界面是合信CopanelTP10触摸屏。

TP10具有以下特点：

①高数的32位RISC处理器，画面切换流畅

②TET真彩液晶屏，50000小时寿命，使用更耐久

③高对比度、高亮度、出众的清晰度、极宽的视角

④支持USB、U盘编程方式、支持USB闪存和SD卡存储资料

TP10触摸屏的接口定义，如图2-1

图2-1

399A设备中采用24VDC6A的开关电源对TP10触摸屏供电，由9针公头通讯电缆连接触摸屏的5号端口，另一端连接到PLC的PORTO端，实现RS485通讯。

2.1.7PLC及扩展模块

399A设备采用合信的CPU126AC/DC/RLYPLC和EM131AI4*12bit作为中央控制单元，CPU的规格如图2-2

图2-2

CPU126继电器输出类型的接线方式如图2-3

图2-3

模拟量输入模块EM131的输入规格如图2-4

图2-4

模拟量输入模块EM131的接线方式如图2-5

图2-5

模拟量模块的输入校准如图2-6

图2-6

模拟量输入模块EM131（4AI*12bit）的量程选择如图2-7

图2-7

注释：

详情请参照CTSC-100系列用户手册

2.2ABB机器人

2.2.1IRB1410机器人本体

随着现代制造业和服务业的转型升级，工业机器人在装配、码垛、包装、金属切割、焊接、喷涂、和涂装等领域得到了越来越多的应用。

在不同领域的应用会对机器人的安装、编程、调试人员提出了不同的要求，选择一种能满足各种领域技术要求又能方便与学习的装备显的十分重要。

IRB1410机器人的特点：

①IRB1410工作周期短、运行可靠，能助您大幅提高生产效率。

该款机器人在弧焊应用中历经考验，性能出众，附加值高，投资回报快。

②IRB1410手腕荷重5kg；上臂提供独有18kg附加荷重，可搭载各种工艺设备。

卓越的控制水平和循径精度确保了出色的工作质量。

③IRB1410的过程速度和定位均可调整，能达到最佳的制造精度，次品率极低，甚至达到零。

④IRB1410以其坚固可靠的结构而著称，而由此带来的其它优势是噪音水平低、例行维护间隔时间长、使用寿命长。

⑤IRB1410的工作范围大、到达距离长、结构紧凑、手腕极为纤细，即使在条件苛刻、限制颇多的场所，仍能实现高性能操作。

⑥专为弧焊而优化，IRB1410采用优化设计，设送丝机走线安装孔，为机械

臂搭载工艺设备提供便利。

标准IRC5机器人控制器内置各项人性化弧焊功能，可通过专利的编程操作手持终端FlexPendant（示教器）进行操控。

IRB1410机器人的技术参数如表2-1

承重能力

5Kg

轴数

6

附加载荷

第三轴18Kg、第一轴19Kg

TCP最大数度

2.1m/s

第五轴到达距离

1.44m

电源电压

200-600V、50/60HZ

安装方式

落地式

集成信号源

上臂12路信号

额定电流

5.1A

功率

1500W

表2-1

IRB1410机器人的工作范围与载荷图如图2-8

图2-8

IRB1410机器人的接口含义如表2-2

R1.CSalt.R1.CP

供用户自定义12针航空插端子

R1.MP

伺服电机动力电缆插头

AIRaltR1.CS

气源入口

R1.SMB

编码器电缆插头

表2-2

2.2.2IRC5机器人控制器和示教器

IRC5是ABB公司生产的第五代机器人控制柜，凝聚40余年机器人技术研发

经验，为自动化工业树立了新的标杆。

除在运动控制、柔性、通用性、安全性、可靠性等方面充分继承了前几代产品的优势以外，IRC5控制柜还在模块化、用户界面、多机器人控制、PC工具支持等方面取得了全新突破。

（1）认知IRC5机器人控制器

A、IRC5机器人控制器和示教器外观图，如图2-9

图2-9

B、399A设备IRC5机器人控制器内部图，如图2-10

图2-10

C、IRC5M2004主要技术参数如表2-3

电压、频率

3*400V

50-60HZ

ABB标准I/O板

DSQC651DI8/DQ8AO2

额定电流

7A

现场总线

DeviceNET

短路电流

6.5KA

串口

RS232

表2-3

详情请参考IRC5-2009说明文档

（2）示教器的介绍

示教器是进行机器人的手动操纵、程序编写、参数配置以及监控的手持装置，也是最常打交道的机器人控制装置。

ABB示教器解说，如图2-11

图2-11

A、使能器的作用：

使能器按钮式工业机器人为保证操作人员人身安全而设置的，只有在按下使能器按钮，并保证在“电机开启”的状态，才能对机器人进行手动操作与程序调试。

但发生危险时，人会本能的将使能器按钮松开或按紧，机器人则会马上停止，保证安全。

B、使能器按钮分为两档，在手动状态下第一档按下去，机器人将处于电动机开启状态，第二档按下去，机器人就会处于防护装置停止状态。

C、示教器的功能特点：

FlexPendand（示教器）以简洁明了、直观互动的彩色触摸屏和3D操纵杆为设计特色。

拥有强大的定制应用支持功能，可加载自定义的操作屏幕等要件，无需另设工作站人机界面。

2.2.3IRC5机器人控制器和示教器的使用操作

（1）使用条件

IRC5机器人控制器，接通AC380V电源，并将机器人的伺服电缆，编码器电缆连接到机器人本体和控制器的指定端口，将示教器连接电缆连接到控制器的示教器端口。

（2）使用步骤

首先是机器人控制器、示教器上的急停按钮处于松开状态，机器人处于何种状态，取决于实际情况，在这里我们打到手动状态，然后将电源开关打到ON状态，系统启动完成后我们就可以进行手动操作。

（3）ABB机器人的手动操作

手动操纵机器人运动一共有三种模式：

单轴运动、线性运动和重定位运动。

下面介绍如何手动操纵机器人进行这三种运动。

A、单轴运动

一般的，ABB机器人是有6个伺服电机分别驱动机器人的6个关节轴，那么每次手动操纵一个关节轴的运动，就称为单轴运动。

以下就是手动操纵单轴运动的方法。

第1步、接通电源，把机器人状态钥匙切换到中间的手动限速状态如图2-12

如图2-12

第2步、单击“ABB”按钮，选择“动作模式”选中“轴1-3”，然后单击确定如图2-13

图2-13

第3步、用左手按下使能按钮，进入“电机开启”状态，操作摇杆机器人的123轴就会动作，摇杆的操作幅度越大，机器人的动作速度越快。

同样的方法，选择“轴4-6”操作摇杆机器人的456轴就会动作.。

如图2-14

图2-14

B、线性运动的手动操作

机器人的线性运动是指安装在机器人第6轴法兰盘上工具的TCP在空间中作线性运动。

以下就是手动操纵线性运动的方法。

第1步、单击“ABB”按钮，选择“动作模式”选中“线性”，然后单击确定如图2-15

图2-15

第2步、机器人的线性运动要在“工具坐标”中指定对应的工具，这里我们用“tool10”（这里我们用的是系统自带的工具坐标，关于工具坐标的建立请参照视屏）操纵示教器上的操纵杆，工具的TCP点在空间中作线性运动，

如图2-16

图2-16

C、重定位运动的手动操纵

机器人的重定位运动是指机器人第6轴法兰盘上的工具TCP点在空间中绕着坐标轴旋转的运动，也可以理解为机器人绕着工具TCP点作姿态调整的运动。

以下就是手动操纵重定位运动的方法。

第一步、单击“ABB”按钮，选择“动作模式”选中“重定位”，然后单击确定如图2-17

图2-17

第2步、单击“坐标系”选中“工具”，然后单击确定。

如图2-18

图2-18

第3步、单击“工具坐标”选中“tool10”，然后单击确定，操纵示教器上的操纵杆，工具的TCP点作姿态调整的运动。

如图2-19

图2-19

D、手动操纵的快捷按钮，如图2-20

图2-20

2.2.4ABB标准I/O板说明

（1）常用的ABB标准I/O板如表2-4

型号

说明

DSQC651

分布式I/O模块di8/do8ao2

DSQC652

分布式I/O模块di16/do16

DSQC653

分布式I/O模块di8/do8带继电器

DSQC355A

分布式I/O模块ai4/ao4

DSQC377A

输送链跟踪单元

表2-4

（2）ABB标准I/O板DSQC651

DSQC651板主要提供8个数字量输入，8个数字量输出和两个模拟量输出信号的处理。

模块接口说明如图2-21

图2-21

（3）模块接口连接说明

A、X1端子见表2-5

X1端子编号

使用定义

地址分配

1

OUTPUTCH1