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基于欧姆龙NJ控制器的门架式机器人控制系统 Gantry robot control system based on the oMron nJ controller 姬海翔 张 倩 王绍宗 靳云发 庄 圆 ， ， ， ， JI Hai-xiang, ZHANG Qian, WANG Shao-zong, JIN Yun-fa, ZHUANG Yuan 机械科学研究总院先进制造技术研究中心先进成形技术与装备国家重点实验室 北京 100083 （ ， ） 摘 要：为提高钢构行业的自动化程度和生产效率，设计出门架式钢板自动分拣机器人，实现了切割后 钢板的自动分拣。门架式机器人的控制系统选用欧姆龙NJ控制器，采用EtherCAT总线方式连 接伺服控制器和I/O模块，实现伺服电机的实时控制、多电机直线插补；通过Ethernet连接触 摸屏，实现人机信息交互；增加MODBUS通讯模块与企业MES系统通讯，实现生产任务信息 的实时通讯。 关键词：NJ控制器；伺服电机；直线插补 中图分类号：TP242.2 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2016)10-0007-03 0 引言 在传统钢构加工车间内，切割后的钢板分拣以手工 操作为主，工作环境恶劣，对工人的身体健康造成极大 的危害。因此，利用自动化、数字化等现代技术改造传 统钢构加工已成为行业发展的必然趋势。本文结合钢板 自动分拣的具体需求，开发出钢板自动分拣机器人，并 开发出基于欧姆龙NJ控制器的门架式机器人自动控制系 统。该控制系统实现了对钢板的自动分拣，提高了钢构 加工的生产技术水平和生产效率。 1 门架式机器人结构 门架式机器人主要由门架结构、运动系统和钢板抓 图1 门架式机器人整体结构和主要控制元件 取机构组成。机器人总体尺寸为16900mm ×10200mm ×8300mm，行程长、跨距大是其主要特点。门架结构 为整个机器人的主体结构，采用型材焊接而成，运动系 拣机器人控制系统需要满足以下技术要求： 统及电磁吸盘等均安装在门架结构上。 1）接受MES系统发送的任务并完成任务执行； 运动系统主要由X 轴、Y 轴、Z 轴和A 轴组成。X 2 ）实时将机器人工作状态向MES系统进行反馈； 轴、Y轴各设计有两台伺服电机；Z轴和A轴各设计有一 3）高速运行情况下，分别实现X轴与Y轴的同步运动； 台伺服电机。各运动轴均由伺服电机提供驱动力，根据 4 ）满足变负载状态下，电机稳定运行及运动机构 实际情况采用不同的运动机构形式，X轴采用轮式行走 精准定位； 方式，Y轴和Z轴采用直线导轨形式，利用伺服电机驱 5 ）具有多重安全防护措施，保证生产安全。 动齿轮在齿条上运动，结构及外形尺寸紧凑合理；A轴 2.2 硬件组成 采用回转支撑结构。钢板抓取机构为双电磁吸盘形式， NJ控制器是欧姆龙必威体育精装版推出的新一代PLC ，NJ 系 以保证对不同重量、不同尺寸的物料进行自动分拣。门 列PLC产品集成了EtherCAT技术的开放式网络控制器， 架式机器人的整体结构和主要控制元件如图1所示。 以及EtherNET/IP 网络的开放式网络信息和通讯技术并 2 门架式分拣机器人控制系统设计 建立了统一的自动化软件平台Sysmac Studio，该软件完 美结合运动控制与逻辑控制，可实现最多64轴的运动控 2.