基于Siemens PLC程序的FANUC机器人IO控制与调用

李亚巍，杨雷，段毅，张智

（上汽通用汽车有限公司武汉分公司，湖北 武汉 430200）

FANUC的智能机器人有着“世界机器人专家”的美誉。因其具有高精度、高可靠性、高稳定性及低成本维护等优点，被广泛应用于焊接、涂胶、喷涂、搬运、码垛、装配等工业领域，尤其是在自动化整车制造业中的不同生产环节中发挥着重要作用，是JPH不断刷新、产品质量不断提高的坚实保障。武汉南厂油漆车间涂胶机器人站共引进22台FANUC机器人，分别应用于UBS 1、2线、UBC1、2线，内涂1、2线和Antichip自动站，其中26台M710ic和4台M20ia，控制柜型号为R-30ib和R-30ia。涂胶机器人是油漆车间的关键设备，尤其是Antichip自动站是瓶颈工位，起着至关重要的作用。

在故障处理过程中，常常因为机器人或PLC输入输出信号的原因而导致故障无法复位，致使故障不能及时处理，进而导致的较长时间的停机现象。所以，了解常用IO点、IO配置方法及PLC程序对常用IO点的调用，能够对现场故障的处理提供直接的指导和帮助。

1 常用IO点介绍

IO指令用来改变信号输出状态和接受输入信号，分为通用IO和专用IO，本章节将以UBS 1线R1机器人为例，介绍实际生产中常用的IO点。

1.1 通用IO

通用IO包括数字输入输出、群组输入输出和模拟输入输出。

（1）数字输入输出DI[i]/DO[i]。数字输入输出一般为bool型，1=on（接通），0=off（未接通），DI信号为PLC输入给机器人的信号，DO信号为机器人输出给PLC的信号。UBS一线R1机器人常用数字DI注释及功能介绍如表1所示。

常用数字DO注释及功能介绍如表2所示。

（2）群组输入输出GI[i]/GO[i]。组IO是用来汇总多条信号线并进行数据转换的通用数字信号，组信号的值用二进制或十六进制数来表达。它可以将信号编号作为一个组进行定义，一般一根电缆分配一个组，即使数字IO重复也无妨。根据现场实际情况，组IO出厂时已经分配好，实际生产过程中很少用到，在此不做过多介绍。

（3）模拟输入输出AI[i]/AO[i]。模拟量主要有温度、压力、流量、速度等。在我们现场的实际应用中，模拟量通过A/D转换模块转换成数字量，再经PLC处理，然后，进行控制。现场机器人未配置模拟量IO，模拟量已经通过PLC转换成数字量。

1.2 专用IO

专用IO分为系统输入输出IO、操作面板输入输出IO和机器人输入输出IO；其中操作面板输入输出IO和机器人输入输出IO为硬线连接，不需要另外配置。

（1）系统输入输出UI[i]/UO[i]。系统输入输出IO又称外围设备IO，是在系统中已经确定了其用途的专用符号，这些信号经过IO单元通过IO link与遥控装置和外围设备连接，从外部控制机器人。UBS一线R1机器人常用UI注释及功能介绍如表3所示。

表1 常用DI注释及功能

表2 常用D0注释及功能

表3 常用UI注释及功能

表4 常用U0注释及功能

常用U0注释及功能介绍如表4所示。

（2）操作面板输入输出SI[i]/SO[i]。操作面板IO顾名思义，就是通过操作面板进行信号的控制，通过硬线连接，无需配置信号。

操作面板常用SI注释及功能介绍如表5所示。

操作面板常用SO注释及功能介绍如表6所示。

表5 常用SI注释及功能

表6 常用SI注释及功能

（3）机器人输入输出RI[i]/RO[i]。机器人IO分布在机器人手臂上，是数字信号，经由机器人，被作为末端执行器IO使用，末端执行器与机器人的手腕上所附带的连接器连接后使用。共有8个输入信号和8个输出信号。现场机器人配置的机器人输入输出为出厂默认配置。

2 IO配置方法

配置机器人I/O前，我们需要了解IO板和配置界面Range，Rack，Slot，start等基本含义。FANUC标准IO板中有process IO板，model A/B板等，车间现场由于用的网络通讯，常用的是Profibus和Profinet与PLC通讯来传输I/O，无另外的Fanuc标准的I/O板，通过一块Fanuc通讯网卡来传递I/O信息。

Range是所需要配置的范围；Rack是机架，现场使用的是Profibus网络通讯，故在rack处输入67与66，67代表机器人做从站，西门子PLC做主站的通讯，66代表机器人做主站，工艺系统做从站的通讯；slot是插槽，Profibus和Profinet网络默认是1；start是该配置内容的起始地址。这里我们主要讲解两种最常用的信号：UOP和DI/DO信号。

2.1 配置UOP信号

虽然UOP是系统已经规定的专用信号，但是，还是配置到具体的IO模块或通讯模块上，默认现场UOP为全部分配模式，见表7。

表7 I/O UOP 配置

UOP配置步骤：依次按键操作：MENU—SETUP—I/O—UOP，F2切换到CONFIG状态（按F3 IN/OUT 切换输入输出信号到UI）；CONFIG界面中选择range，UO是1-20，UI是1-18，此处与西门子PLC通讯，机器人作为从站，Rack是67，Slot选择1，Start输入1；配置成功后，Stat显示PEND，代表配置无冲突，若显示INVAL，则配置有问题，需要重新配置，显示PEND后，重启后再进入会显示ACTIV，表示配置成功。

2.2 配置DI/DO信号

DI/DO信号是现场用的最多的信号，通过profibus网络，将外围设备的信号传输到机器人进行信号交换，见表8。

表8 DO配置

DI/DO配置步骤：依次按键操作：MENU—SETUP—I/O—Digital，F2切换到CONFIG状态（按F3 IN/OUT 切换输入输出信号到DI）；CONFIG界面中此处与西门子PLC通讯，机器人作为从站，Rack是67，range根据现场需要选择1-224，Slot选择1，Start输入25；同时，DI/DO还与工艺系统进行通讯交换，机器人作为主站，Rack是68，Slot选择1，Start输入25，注意输入的地址不能和其他地址重复，否则，会无法识别或者识别错误；配置成功后，Stat显示PEND，代表配置无冲突，若显示INVAL，则配置有问题，需要重新配置，显示PEND后，重启后，再进入会显示ACTIV，表示配置成功。

3 PLC程序对IO点的调用

机器人与PLC通过Profibus通讯，在西门子PLC中DB21-DB24中储存机器人与PLC的输入输出信号,机器人的输出信号相当于PLC的输入信号，在DB块中找到输入信号，即可找到对应的调用信号。

3.1 UO信号调用

由表9可以看出，PLC中DB地址的编号从0.0开始，即我们配置UO时，start输入为1，此时，从DB地址的第一位开始配置。

3.2 DO信号的调用

从表10 DO配置可以看出，PLC中DB地址的编号从3.0开始，即我们配置DO时，start输入为25，此时，从DB地址的第25位开始配置。

3.3 PLC程序的调用

此处截取部分PLC程序，通过程序将机器人IO传递指DB背景块，然后，在程序中就可直接调用IO信号进行编程处理了。

同样，通过以上PLC与机器人的IO信号交换，可以将所有机器人需要的信号通过PLC传递给机器人，然后，机器人进行运动。

4 结语

通过对常用IO点介绍、IO配置的方法以及PLC程序对IO点的调用，了解现场常见的IO控制点后，通过故障描述和故障现象，可以模拟或者强制某些IO信号，快速地处理对现场故障的处理提供直接的指导和帮助。