GB/T 38872-2020
基本信息
标准号:
GB/T 38872-2020
中文名称:工业机器人与生产环境通信架构
标准类别:国家标准(GB)
标准状态:现行
出版语种:简体中文
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相关标签:
工业
机器人
生产
环境
通信
架构
标准分类号
关联标准
出版信息
相关单位信息
标准简介
GB/T 38872-2020.Communication architecture of industrial robot and production environment.
1范围
GB/T 38872规定了工业机器人与管理系统、生产设备和机器人附属装置等生产环境之间的通信对象、系统框架、通信方式与接口、通信内容。
GB/T 38872适用于工业机器人的研发和应用集成。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 29825-2013机器人 通信总线协议
JB/T 11962-2014 工业通信网络网络和系统安全 工业自动化和控制系统信息安全技术
IEC 62591工业网络 无线通 信网络和通信子协议无线 HARTTM ( Industrial networks-Wireless communication network and communication profiles- WirelessHARTTM)
IEC 62601工 业通信网络现场总线规范 WIA-PA 通信网络与通信协议( Industrial communication networks- Fieldbus specifications- WIA-PA communication network and communication profile)
IEC 62734工业网络无线通 信网络和通信协议ISA 100.lla ( Industrial networks- Wireless communication network and communication profiles- ISA 100.11a)
IEC 62948工业网络无线通信网络和通信概况WIA-FA ( Industrial networks-Wireless communication network and communication profiles-WIA-FA)
标准内容
ICS25.040.30
中华人民共和国国家标准
GB/T38872—2020
工业机器人与生产环境通信架构Communication architecture of industrial robot and production environment2020-07-21发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-02-01实施
规范性引用文件
术语和定义
通信对象
系统框架
通信方式与接口
一般要求
工业机器人与主控系统
工业机器人与管理系统
工业机器人与生产设备
工业机器人与机器人附属装置
通信内容
机器人信息
任务信息
协作信息
环境信息
产品信息
人员信息
参考文献
GB/T38872—2020
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草本标准由中国机械工业联合会提出本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会(SAC/TC159)归口。GB/T38872—2020
本标准起草单位:北京机械工业自动化研究所有限公司、航空工业成部飞机工业(集团)有限责任公司、博众精工科技股份有限公司、中国检验认证集团湖北有限公司、重庆德新机器人检测中心有限公司、上海沃迪智能装备股份有限公司、东莞市李群自动化技术有限公司、重庆邮电大学、广州数控设备有限公司、诺伯特智能装备(山东)有限公司。本标准主要起草人:侯春敏、曾德标、曹俊、郭栋、部秀春、李晓明、李本旺、童上高、李国振、俞春华、陈诗雨、张毅、刘想德、王汉冀m
1范围
工业机器人与生产环境通信架构GB/T38872—2020
本标准规定了工业机器人与管理系统、生产设备和机器人附属装置等生产环境之间的通信对象、系统框架、通信方式与接口、通信内容本标准适用于工业机器人的研发和应用集成。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件GB/T29825一2013机器人通信总线协议JB/T11962—2014工业通信网络网络和系统安全工业自动化和控制系统信息安全技术IEC62591工业网络无线通信网络和通信子协议无线HARTTM(Industrialnetworks-Wireless communicationnetworkand communicationprofiles—WirelessHARTTM)IEC62601工业通信网络现场总线规范WIA-PA通信网络与通信协议(Industrialcommuni-cationnetworks-Fieldbus specificationsWIA-PAcommunicationnetworkand communication profile)
IEC62734工业网络无线通信网络和通信协议ISA100.1la(Industrialnetworks—WirelesscommunicationnetworkandcommunicationprofilesISA1oo.lla)IEC62948工业网络无线通信网络和通信概况WIA-FA(Industrialnetworks—Wirelesscommunicationnetworkandcommunicationprofiles—WIA-FA)3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
工业机器人
industrial robot
自动控制的、可重复编程、多用途的操作机,可对三个或三个以上轴进行编程。注1:工业机器人可以是固定式或移动式。在工业自动化中使用。注2:改写GB/T12643—2013,定义2.9。3.2
机器人系统
robotsystem
工业机器人与其他装置有机集成在一起形成的具备完成某种生产作业任务所需的各项功能的系统。
机器人附属装置
auxiliarydevice of robot
在一个机器人系统中,除工业机器人本体以外的装置。示例:末端执行器、机器人轨道GB/T38872—2020
mastercontrolsystem
主控系统
在一个机器人系统中,接收作业任务和各类信息进行综合分析处理,并对工业机器人本体和机器人附属装置进行协同控制从而有效完成生产作业任务的控制系统。3.5
生产线(或生产单元)管控系统production line control system在一条由多个生产设备组成的生产线(或生产单元)中,接收生产任务和各类信息进行综合分析处理,并对各生产设备进行协同控制从而有效完成产品生产的控制系统4、通信对象
工业机器人与生产环境的通信对象分为管理系统、生产设备和机器人附属装置三类:a)
管理系统包括:
生产单元管控系统;
制造执行系统(MES);
企业资源计划系统(ERP);
云服务平台;
产品数据管理系统(PDM);
产品生命周期管理系统(PLM);其他系统。
生产设备包括:
1)加工设备;
示例:数控机床、冲压机、焊接机器人。2)工艺装备;
示例:夹具、模具、型架。
3)检测设备;
示例:坐标测量机、激光限踪仪、三维扫描仪、室内GPS。4)物流设备;
示例:AGV、传送带。
5)其他设备。
c)机器人附属装置包括
1)末端执行器;
示例:焊枪、夹持装置、吸附装置、打磨装置、切割装置2)测量感知装置;
示例:距离传感器、温度传感器、视觉传感器、力传感器、安全光帘。3)辅助装置;
示例:导轨、转台、底座、刀库、润滑装置、除尘装置。4)人机交互装置
示例:示教盒、显示屏、键盘、鼠标、触摸板,5系统框架
工业机器人与生产环境采用如图1所示通信架构,并应符合JB/T11962一2014的要求。工业机器人通过主控系统在机器人系统内部与机器人附属装置通信,在机器人系统外部与生产管理系统2
GB/T38872—2020
和其他生产设备通信。主控系统为机器人系统完成作业任务的通信和控制中心,工业机器人为接收主控系统指令执行作业任务的运动装置。生产管理系统既与机器人系统通信,也与生产设备通信管理系统
生产线(或生产
单元)管控系统
主控系统
加工设备
6通信方式与接口
6.1一般要求
工业机器人
工艺装备
机器人系统
测量感知装置
云服务平台
辅助装置
末端热行器
生产设备
检测设备
其他管理系统
附属装置
人机交互装置
物流设备
图1工业机器人与生产环境通信架构其他设备
工业机器人与主控系统、工业机器人与管理系统、工业机器人与生产设备、工业机器人与机器人附属装置之间的通信接口应符合GB/T29825—2013的要求。6.2工业机器人与主控系统
工业机器人与主控系统之间的通信可采用现场总线、工业以太网等通信方式。6.3工业机器人与管理系统
工业机器人与管理系统之间的通信可采用以太网、工业以太网以及近场通信(NFC)、无线保真通信技术(WIFI)等无线通信方式,接口为以太网接口和无线网络接口。如采用EtherCAT接口,管理系统通过通信协议给工业机器人控制器发送控制指令并验证其指令的响应,工业机器人接收到指令后,通过EtherCAT及时做出响应,同时管理系统通过通信协议及时了解工业机器人生产情况,并作出相应调整和安排。工业机器人与管理系统之间通信接口与要求见表1,但不限于表1所述。表1工业机器人与管理系统之间接口与要求接口类型
以太网接口
EtherNet/IF
PROFINET
P-NETonIP
接口要求
GB/T38872—2020
接口类型
以太网接口
无线网络接口
表1(续)
VirtualNetwork/IP(Vnet/IP))EtherCAT
Ethernet POWERLINK
Ethernet for Plant Automation (EPA)Modbus/TCP
接口要求
Serial real timecommunication specification(SERCOS)IIIReal-time Automation Protocol for Industrial Ethernet (RAPIEnet)MECHATROLINK-II
OPC Unified Architecture (OPC-UA)IEC 62591:WirelessHART
IEC62601:WIA-PA
IEC 62734:ISA100.11a
IEC62948:WIA-FA
工业机器人与生产设备
工业机器人与生产设备之间的通信可采用现场总线、工业以太网以及NFC、WIFI等无线通信方EtherCAT接口、EtherNet/IP接口,可以实现高速和高可靠性。面向无连接的可以采用式。
IEC62591:WirelessHART无线接口。通过I/O通信接口FoundationFieldbus、Control&Communication(HART)等可以实现高实时性。工业机器人与Link (CC-Link),Highway Addressable Remote Transducer (生产设备接口与要求见表2,但不限于表2所述表2
2工业机器人与生产设备之间接口与要求接口类型
工业总线接口
Foundation Fieldbus
接口要求
Common Industrial Protocol (CIP)PROFIBUS
WorldFIP
Modbus
SERCOS
MECHATROLINK
INTERBUS
CC-Link
接口类型
通用串行总线(Universal SerialBus,简称USB)接口
5工业机器人与机器人附属装置
表2(续)
接口要求
GB/T38872—2020
工业机器人与机器人附属装置之间的通信可采用现场总线、I/O、工业以太网以及NFC、WIFI等无线通信方式。如EtherCAT接口、EtherNet/IP接口、USB接口、串并行接口等。工业机器人与控制器与驱动器之间可以通过EtherCAT接口进行通信,可以实现高速和高可靠性。总线接口的数据通信可以实现高抗电磁干扰,具有灵活性、易用性、成本低等特点。机器人与机器人附属装置接口与要求见表3和表2、表1,但不限于以上所述表3
3工业机器人与机器人附属装置之间接口与要求接口类型
串行接口
并行接口
通信内容
机器人信息
机器人信息一般包括:
与状态有关的数据;
接口要求
示例:急停、急停后待复位、保护性停止、初始化、电机断电、电机通电、机器人断电、机器人通电。与运动有关的数据;
示例:运行模式、速度、倍率、加速度、位移、关节角度、末端位姿、全局坐标值、工具坐标值、用户坐标值、轨迹与负荷有关的数据;
示例:力、扭矩、电流、电压、功率。与健康运行有关的数据;
示例:电机温度、振动幅度、振动频率、故障代码、故障信息、警告信息d)
与历史有关的数据;
示例:日志信息、已使用时间、使用频次e
其他信息。
任务信息
任务信息一般包括:
a)任务指令信息;
GB/T38872—2020
示例:启动、暂停、急停、中止b)
任务内容信息;
示例:程序号、程序、工作参数、刀具、工具任务时间信息;
示例:启动时刻、结束时刻、预计结束时刻、任务执行周期、执行次数。d)
任务准备状态信息;
示例:初始化、准备就绪、未准备就绪、占用、空闲。任务执行状态信息;
示例:未启动、运行中、暂停、急停、中止、结束、错误、当前运行位置、已运行时间f)
任务执行过程监控信息;
示例:各类传感器采集的原始数据、传感器原始数据经分析计算后产生的有效数据。g)其他信息。
3协作信息
工业机器人与附属装置、生产设备和人的协作信息一般包括工业机器人自身的任务信息(见7.2);a)
协作对象的任务信息(见7.2);b)
c)工作协同信息;
示例:位置、姿态、位移、角度、距离、速度、加速度、轨迹、力、力矩、启动时刻、运行周期、已运行时间、下步工作任务d)其他信息。
环境信息
环境信息一般包括:
自然环境信息;
示例:温度、湿度、气压、振动幅度、振动频率、噪声、照度、浓度。b)
安全生产环境信息;
示例:障碍物位置、距离、移动速度、人员/动物/异物非法侵人。c)其他信息
5产品信息
产品信息一般包括:
客户信息;
示例:客户名称、客户编码、客户地点、交付时间供应商信息;
示例:供应商名称、供应商编码、供应商地点、供应时间。c)
生产属性信息;bZxz.net
示例:编码、图号、品种、规格、批次、数量、物理属性信息;
示例:形状、尺寸、颜色、重量、密度、位置、姿态、距离、速度、加速度、温度、容积。e)
化学属性信息;
示例:材料、成分、浓度。
工艺状态信息;
示例:上步工序内容、当前工序内容、下步工序内容质量状态信息;
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