内容简介
本书以数控桁架机器人为例，通过五个项目详细讲解了FANUC 数控机器人的电气控制。主要项目包括数控桁架机器人的运行安全设计、手动进给控制、M 代码设计以及上下料的半自动运行控制和全自动运行控制。书中提供了项目的具体要求、相关知识、项目实施以及项目验证。通过五个项目的实践操作，读者可以全面了解数控机器人电气控制的工作原理和操作技巧，熟悉数控机器人的电气系统、PMC 程序设计等。
本书可作为自动化、机器人工程等专业高年级学生的实验教材，也可供从事数控机器人电气控制、设计、编程、操作、维修等工作的工程技术人员阅读参考。
目录
绪论 FANUC 数控桁架机器人实验装置
项目一 数控桁架机器人运行安全设计
1.1 项目要求 4
1.2 相关知识 4
1.2.1 电气制图常用图形符号与文字符号 4
1.2.2 PMC 程序编程基础 8
1.2.3 数控桁架机器人运行安全设计相关PMC 指令 16
1.2.4 数控桁架机器人运行安全设计相关接口信号 20
1.2.5 数控桁架机器人运行安全设计相关系统参数 21
1.3 项目实施 22
1.3.1 数控桁架机器人运行安全设计方案 22
1.3.2 数控桁架机器人运行安全设计相关I/O 地址 24
1.3.3 数控桁架机器人运行安全设计相关电气原理图 24
1.3.4 数控桁架机器人运行安全设计相关PMC 程序 30
1.4 项目验证 37
1.4.1 急停功能验证 37
1.4.2 硬极限超程报警验证 38
1.4.3 方式切换验证 38
1.4.4 润滑功能验证 39
1.4.5 报警信息验证 40
项目二 数控桁架机器人手动进给控制
2.1 项目要求 42
2.2 相关知识 42
2.2.1 数控桁架机器人手动进给控制相关PMC 指令 42
2.2.2 数控桁架机器人手动进给控制相关接口信号 45
2.2.3 数控桁架机器人手动进给控制相关系统参数 48
2.3 项目实施 49
2.3.1 数控桁架机器人手动进给控制方案 49
2.3.2 数控桁架机器人手动进给控制相关I/O 地址 51
2.3.3 数控桁架机器人手动进给控制相关电气原理图 52
2.3.4 数控桁架机器人手动进给控制相关PMC 程序 55
2.4 项目验证 63
2.4.1 坐标轴手轮进给验证 63
2.4.2 坐标轴JOG 进给验证 64
2.4.3 轴互锁验证 65
2.4.4 软极限保护验证 67
2.4.5 报警信息验证 70
项目三 数控桁架机器人M 代码设计
3.1 项目要求 72
3.2 相关知识 72
3.2.1 数控桁架机器人M 代码设计相关PMC 指令 72
3.2.2 数控桁架机器人M 代码设计相关接口信号 75
3.2.3 数控桁架机器人M 代码设计相关系统参数 77
3.3 项目实施 78
3.3.1 数控桁架机器人M 代码设计方案 78
3.3.2 数控桁架机器人M 代码设计相关I/O 地址 79
3.3.3 数控桁架机器人M 代码设计相关电气原理图 80
3.3.4 数控桁架机器人M 代码设计相关PMC 程序 81
3.4 项目验证 88
3.4.1 程序结束代码M02/M30 功能验证 88
3.4.2 气缸动作M 代码功能验证 89
3.4.3 手爪有料/ 无料设定M 代码功能验证 92
3.4.4 报警信息验证 92
项目四 数控桁架机器人上下料半自动运行控制
4.1 项目要求 94
4.2 相关知识 95
4.2.1 数控桁架机器人上下料半自动运行控制相关PMC 指令 95
4.2.2 数控桁架机器人上下料半自动运行控制相关接口信号 98
4.2.3 数控桁架机器人上下料半自动运行控制相关系统参数 101
4.2.4 数控宏程序编程基础 102
4.3 项目实施 107
4.3.1 数控桁架机器人上下料半自动运行控制设计方案 107
4.3.2 数控桁架机器人上下料半自动运行控制相关I/O 地址 109
4.3.3 数控桁架机器人上下料半自动运行控制电气原理图 110
4.3.4 数控桁架机器人上下料半自动运行控制相关NC 程序 111
4.3.5 数控桁架机器人上下料半自动运行控制相关PMC 程序 122
4.4 项目验证 163
4.4.1 半自动XY 定位功能验证 163
4.4.2 半自动取放料功能验证 164
4.4.3 报警信息验证 166
项目五 数控桁架机器人上下料全自动运行控制
5.1 项目要求 167
5.2 相关知识 167
5.2.1 数控桁架机器人上下料全自动运行控制相关PMC 指令 167
5.2.2 宏变量接口信号 169
5.2.3 宏变量相关系统参数 170
5.3 项目实施 171
5.3.1 数控桁架机器人上下料全自动运行控制设计方案 171
5.3.2 数控桁架机器人上下料全自动运行控制相关I/O 地址 172
5.3.3 数控桁架机器人上下料全自动运行控制相关电气原理图 174
5.3.4 数控桁架机器人上下料全自动运行NC 程序 175
5.3.5 数控桁架机器人上下料全自动运行控制相关PMC 程序 180
5.4 项目验证 195
5.4.1 数控桁架机器人上下料全自动连续运行功能验证 195
5.4.2 数控桁架机器人上下料全自动运行预停功能验证 198
5.4.3 数控桁架机器人上下料全自动运行抽检功能验证 199
5.4.4 报警信息验证 199
参考文献 201
前言/序言
桁架机器人（Gantry Robot）是一种常见的工业机器人，通常用于物料搬运、装配和自动化生产线。桁架机器人基于三维空间坐标系进行运动，具有结构简单、精度高、工作空间大、承载能力强、适应性强、效率高等特点，因此广泛应用于汽车制造、电子产品生产、物流搬运等领域，尤其是在需要快速、准确搬运的场合表现优异。
目前国内外桁架机器人控制系统解决方案主要有基于数控系统的方案、基于PLC 的方案、基于运动控制卡的方案、基于桁架机器人专用控制器的方案等。高档桁架机器人大多采用基于数控系统的方案。
本书以FANUC 数控桁架机器人实验装置为例，围绕数控桁架机器人电气控制的五个实验项目任务展开。五个项目是一个有机的整体，系统地讲述了数控机器人电气控制的软硬件设计方法及其设计过程。
全书共分五个项目。每个项目均从项目要求、相关知识、项目实施、项目验证等方面展开内容编写。
项目一：数控桁架机器人运行安全设计。通过该项目实现数控桁架机器人坐标轴硬极限超程和急停保护功能；实现数控桁架机器人程序编辑、存储器运行、MDI、手轮、JOG 等多种运行方式的切换；为后续项目的开展提供基本安全保障。
项目二：数控桁架机器人手动进给控制。在项目一建立的安全保护、方式切换功能基础上，实现各个坐标轴的手轮进给，并且有手轮倍率可调进给速度；通过手轮进给确定各个坐标轴的软行程范围，实现坐标轴硬、软极限的双重运动行程保护；实现各个坐标轴在互锁约束下的JOG 进给，并且有JOG 倍率可调进给速度。
项目三：数控桁架机器人M 代码设计。首先，设计允许手爪张开或闭合的软位置开关；然后在此约束下，设计项目四和项目五需要的M 代码，包括手爪张开和闭合的M 代码、工作工位位置检验M 代码等，且有出错报警提示。
项目四：数控桁架机器人上下料半自动运行控制。在前面三个项目的基础上，设计数控桁架机器人上下料半自动运行宏程序，然后一键检索XY+ 定位、XY- 定位、取放料等半自动宏程序并启动运行，且具有高低两挡运动速度倍率。
项目五：数控桁架机器人上下料全自动运行控制。在前面四个项目的基础上，设计数控桁架机器人上下料全自动运行宏程序，然后一键检索全自动宏程序并启动运行，且具有基本的防撞保护、抽检、预停等功能。
本书不仅适合作为自动化、机器人工程等专业高年级学生的实验教材，还可供相关工程技术人员参考。本书特别适合具备一定数控基础知识的读者，尤其是从事数控桁架机器人电气设计、安装调试、维修保全的工程师，以及对FANUC 数控系统设计开发感兴趣的学生和教师。
由于作者水平有限，书中不足之处恳请广大读者批评指正。
著者
2024 年11 月
于湖北汽车工业学院
