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YAMAHA的四轴机械手与PLC通讯!
发布时间:2025-12-20        浏览次数:15        返回列表

YAMAHA 四轴机械手与 PLC 的通讯,核心是选择匹配的通讯协议,并完成硬件接线参数配置程序交互,常见方案有IO 信号硬连接RS485 串口通讯以太网通讯三种,可根据控制需求和设备型号选择,以下是结构化的实现方案:


一、 通讯方案对比与选型

通讯方案核心协议优点缺点适用场景
IO 硬连接无协议(开关量)接线简单、响应快、稳定性高信号点有限、扩展性差简单点位控制(启动 / 停止 / 复位 / 急停)
RS485 串口Modbus-RTU布线成本低、支持多从站传输速率慢、距离有限(≤1000m)中等复杂度控制(位置读取、参数修改)
以太网Modbus-TCP/MC 协议传输速度快、支持大数据交互、远程监控需配置 IP、对布线要求高复杂系统集成(多机械手协同、数据追溯)

选型建议

  • 若仅需简单动作触发,优先选IO 硬连接

  • 若需读取机械手状态、修改运动参数,选Modbus-RTU

  • 若为自动化产线多设备联动,选以太网通讯


二、 具体实现步骤(分方案说明)

方案 1:IO 信号硬连接(最基础)

1. 原理与信号定义

通过机械手的输入输出端子与 PLC 的 IO 模块直接连接,用开关量信号传递 “指令” 和 “状态”,无需配置通讯参数。

  • PLC→机械手(输出指令):启动、停止、复位、急停、原点回归、点位选择(如点位 1~ 点位 8)。

  • 机械手→PLC(输入状态):待机、运行中、报警、原点完成、点位到达、故障。

2. 硬件接线

以 YAMAHA YK 系列四轴机械手为例,接线需遵循DC24V NPN/PNP电平匹配(根据机械手 IO 类型选择):

  1. 机械手侧:找到 IO 端子排(如 X1/X2),区分输入(IN)和输出(OUT),接入 24V 电源正负极。

  2. PLC 侧:将 PLC 的输出点(如 Q0.0~Q0.5)接机械手输入点,机械手输出点接 PLC 输入点(如 I0.0~I0.5)。

  3. 关键:所有设备共地,避免信号干扰。

3. PLC 程序编写
  • 触发逻辑:PLC 输出点置 1,发送 “启动” 指令,机械手执行预设轨迹;

  • 状态反馈:PLC 读取机械手 “点位到达” 信号(I0.3),触发下一个动作(如传送带启动);

  • 报警处理:机械手 “报警” 信号(I0.2)触发 PLC 停机,同时输出报警指示灯。

方案 2:RS485 Modbus-RTU 通讯

1. 硬件准备与接线
  • 硬件:YAMAHA 机械手(需支持 Modbus-RTU)、PLC(如 S7-200/S7-1200,带 RS485 端口)、双绞屏蔽线、终端电阻(120Ω)。

  • 接线

    • 机械手 RS485 端口的 A(+) 接 PLC RS485 的 A(+)

    • 机械手 RS485 端口的 B(-) 接 PLC RS485 的 B(-)

    • 总线两端(首末设备)接终端电阻,减少信号反射。

2. 通讯参数配置

核心要求:两端参数必须一致,否则通讯失败。

参数项配置值
波特率9600/19200/38400(推荐 9600)
数据位8 位
停止位1 位
校验位偶校验 / 无校验
从站地址机械手设为 1~247(如地址 1)
  • 机械手侧:通过示教器进入 通讯设置界面,选择 Modbus-RTU,设置上述参数,保存后重启。

  • PLC 侧:以 S7-200 为例,用自由口通讯指令(XMT/RCV) 或 Modbus 库指令,配置相同参数。

3. 数据交互(寄存器映射)

YAMAHA 机械手的 Modbus 寄存器地址需参考产品手册,常见映射关系:

寄存器类型地址功能读写属性
线圈寄存器(Coil)00001启动指令
线圈寄存器(Coil)00002停止指令
离散输入(DI)10001运行状态
保持寄存器(HR)40001当前位置(X 轴)
保持寄存器(HR)40002目标位置(Y 轴)读写
  • PLC 读操作:读取机械手当前位置(40001),显示在触摸屏;

  • PLC 写操作:向 40002 写入目标位置,触发机械手运动。

方案 3:以太网通讯(Modbus-TCP/MC 协议)

1. 硬件与网络配置
  • 硬件:机械手(带以太网口)、PLC、交换机、超五类网线。

  • IP 设置:将机械手和 PLC 设为同一网段,例如:

    • 机械手 IP:192.168.0.10

    • PLC IP:192.168.0.11

    • 子网掩码:255.255.255.0

2. 协议选择与配置
  • Modbus-TCP:通用性强,支持主流 PLC,配置步骤与 Modbus-RTU 类似,仅需将端口设为 502;

  • MC 协议(三菱专用):若 PLC 为三菱 FX5U/Q 系列,优先选 MC 协议,通讯效率更高,需在机械手侧启用 MC 协议。

3. 程序交互

以 S7-1200 PLC 为例,通过TIA Portal添加 Modbus-TCP 客户端,调用MB_CLIENT指令,实现:

  • 写入目标点位坐标,触发机械手运动;

  • 读取机械手运行速度、负载状态、报警代码;

  • 多机械手协同控制(如机械手 A 完成抓取后,发送信号给机械手 B)。


三、 常见故障排查

  1. IO 硬连接无响应

    • 原因:电平不匹配(NPN/PNP 接反)、接线松动、电源未接;

    • 处理:用万用表测 IO 端子电压,确认信号有效;检查 24V 电源极性。

  2. RS485 通讯失败

    • 原因:参数不匹配、A/B 线接反、终端电阻未接、干扰过大;

    • 处理:核对波特率 / 校验位;调换 A/B 线;在总线两端加 120Ω 电阻;通讯线远离动力线。

  3. 以太网无法连接

    • 原因:IP 不在同一网段、防火墙拦截、网线损坏;

    • 处理:用ping指令测试网络连通性;关闭 PLC / 机械手防火墙;更换网线。

  4. 数据读写异常

    • 原因:寄存器地址错误、读写权限不足、机械手处于报警状态;

    • 处理:核对机械手手册的寄存器映射表;确保机械手无报警(复位后重试)。


四、 关键注意事项

  1. 通讯线需用屏蔽双绞线缆,屏蔽层单端接地(靠近 PLC 侧),减少电磁干扰。

  2. 多设备通讯时,总线长度不宜超过协议限制(RS485≤1000m,以太网≤100m)。

  3. 机械手处于自动模式时,才能接收 PLC 的远程指令;手动模式下通讯指令无效。

  4. 编写程序时需加入超时判断,避免通讯中断导致设备误动作。

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