工业机器人上下料工作站 - 任务书
一、课程设计目标
理解 Profinet 通信原理，实现 PLC 与工业机器人的数据交互
熟练掌握 ABB、FANUC、ESTUN、AUBO 四种品牌机器人的示教编程方法
掌握机器人快换头与夹具的控制原理，实现物料抓取流程自动化
培养智能制造系统中工业机器人工作站的设计与调试能力
二、设计任务与要求
1、系统总体要求
设计基于西门子 PLC 和工业机器人（涵盖 ABB、FANUC、ESTUN、AUBO 四个品牌）的上下料工作站，实现物料从传输线输送、机器人抓取（含夹具更换）、加工位处理、到回传的全流程自动化控制。要求先通过机器人仿真软件完成程序设计与模拟，再进行实际设备的示教操作与调试。
2、硬件配置（仿真+实物）
西门子 PLC（S7-1200 1214C DC/DC/DC）
工业机器人（4品牌各1台，带示教器及 Profinet 通信功能）：
ABB 机器人（IRB 1200-7kg-0.7m）
FANUC 机器人（LR Mate 200iD/7L）
ESTUN 机器人（ER6-600-SR）
AUBO 机器人（i5系列）
传输线系统（含驱动电机、减速器）
传感器（用于检测动作到位）
加工位（模拟物料处理的工位）
夹具库（含至少 1 套抓取夹具）
机器人末端快换头（气动）
夹爪执行机构（带IO控制）
状态指示灯（指示系统运行、故障等状态）
3、具体功能要求
（1）传输线控制功能（仅需仿真）
能够实现传输线的启动、停止控制
物料到位检测：当物料传输至机器人抓取位置时，传感器检测并反馈给 PLC
接收机器人完成信号后，自动恢复传输运行
（2）PLC与机器人的信号交互
物料到位后，PLC 通过 Profinet 发送抓取指令给机器人
机器人完成物料放回后，通过 Profinet 发送完成信号给 PLC
（3）机器人作业功能（示教器编程）
①夹具更换流程：
接收 PLC 抓取指令后，先移动至夹具库
通过快换头完成夹具的安装
安装完成后发送就绪信号
②物料抓取流：
移动至传输线物料位置
通过 IO 信号控制夹爪张开
抓取物料（夹爪闭合）
移动至加工位并放置物料（夹爪张开）
③物料回传流程：：
检测到加工完成后（通过传感器或定时模拟）
从加工位抓取物料（夹爪闭合）
将物料放回传输线指定位置（夹爪张开）
移动至夹具库，通过快换头卸下夹具
向 PLC 发送完成信号
（4）机器人仿真与实操要求
①仿真阶段：
在各品牌机器人仿真软件中完成示教编程
模拟机器人运动路径、夹具更换及物料抓取动作
注：仿真环境中不模拟与 PLC 的 Profinet 通信信号，通过程序内部变量模拟触发条件
②实操阶段：
在实际机器人示教器中编写程序
进行实际示教微调与路径优化
与 PLC 进行 Profinet 通信联调
完成全流程实际运行测试
三、设计成果要求
1、PLC程序
程序注释完整，说明各模块功能及关键逻辑
完整的变量表和数据块定义，包含所有 I/O 点和通信变量
2、机器人示教程序（分品牌）
各品牌机器人的完整示教程序（含路径点、IO 控制、逻辑判断）
快换头控制程序（安装 / 拆卸流程）
夹爪控制程序（张开 / 闭合逻辑）
程序运行说明文档（含各品牌编程差异分析）
3、通信配置
通信变量列表及说明
网络拓扑图
4、提交设计文档
系统总体方案设计
硬件配置与 I/O 分配表
控制流程图（含 PLC 与机器人交互逻辑）
通信协议与数据格式说明
调试过程与结果分析（含问题及解决方案）
分工明细
5、提交演示录像
完整演示系统工作流程
录屏PLC对应程序段的监控界面
录制机器人运动状态及对应程序段的监控界面
录像同时进行旁白解释
要求小窗露脸
四、进度安排（约16课时）
第1-4课时：ESTUN工作站的需求分析、方案设计、 I/O 分配、PLC 程序编写、机器人示教程序编写
第5-8课时：FANUC工作站的需求分析、方案设计、 I/O 分配、PLC 程序编写、机器人示教程序编写
第9-12课时：AUBO工作站的需求分析、方案设计、 I/O 分配、PLC 程序编写、机器人示教程序编写
第13-16课时：ABB工作站的需求分析、方案设计、 I/O 分配、PLC 程序编写、机器人示教程序编写
后续课时：系统联调、故障排查与功能优化、设计文档整理、录像与成果提交
五、注意事项
严格遵守设备操作规范，特别是使用实物机器人时需注意安全
机器人快换头操作时需确认对准且夹紧
不同品牌机器人编程方式存在差异，需注意语法与指令区别
实际上机示教时需重新校准路径点
遇到技术问题及时与指导教师沟通，确保项目进度
技术路线：
