本文着重介绍了FANUC焊接机器人控制系统的原理，对FANUC机器人控制系统结构和各部分的功能进行了阐述，并对其出现的一些典型故障处理及日常维护注意事项进行了分析。

焊接是工业生产中非常重要的加工方式，机器人焊接的应用代表了汽车工业的一个新的发展方向。

FANUC机器人主要应用在奇瑞公司乘用车一厂和乘用车三厂的焊装车间，是奇瑞最早引进的焊接机器人，也是奇瑞公司最先用到具有附加轴的焊接机器人。

其控制系统采用32位CPU控制，以提高机器人运动插补运算和坐标变换的运算速度；采用64位数字伺服驱动单元，同步控制6轴运动，运动精度大大提高；最多可控制到21轴，进一步改善了机器人动态特性；支持离线编程技术，技术人员可通过离线编程软件设置参数，优化机器人运动程序；控制器内部结构相对集成化，这种集成方式具有结构简单、整机价格便宜、易维护保养等特点。

FANUC控制系统内部结构分析

控制器是机器人的核心部分（如图），实现对机器人的动作操作、信号通讯以及状态监控等功能。下面以FANUC F-200iB为例，对其控制系统内部结构和各部分的功能进行分析。

（1）电源供给单元：变压器向电源分配单元输入230V交流电，通过该单元的系统电源分配功能对控制箱内部各工作板卡输出210V交流电及±15V、+24V直流电。

（2）安全保护回路：由变压器直接向急停单元供电，并接入内部各控制板卡形成保护回路，对整个系统进行电路保护。

（3）伺服放大器：不仅提供伺服电机驱动和抱闸电源，并且与绝对值编码器实现实时数据转换，与主控机间采用光纤传输数据，进行实时信号循环反馈。

（4）输入/输出模块：标配为ModuleA/B，另外也可通过在扩展槽安装Profibus板、过程控制板与PLC及外围设备进行通讯。

（5）主控单元：整个控制系统的中枢部分，包括主板、CPU、FROM/SRAM组件及伺服卡，负责控制器内部及外围设备的信号处理和交换。

（6）急停电路板：用来对紧急停止系统、伺服放大器的电磁接触器以及预备充电进行控制。

（7）示教器：包括机器人编程在内的所有操作都能由该设备完成，控制器状态和数据都显示在示教盒的显示器上。

故障案例分析

机器人控制器断电检修后，对控制器送电，机器人报伺服故障，故障代码为SERVO-062。对此故障进行复位：按MENUS→SYSTEM→F1，[TYPE]→找 master/cal→F3，RES_PCA →F4，YES后，机器人仍然报伺服故障。

1.故障分析和检查

故障代码SERVO-062的解释为SERVO2 BZAL alarm（Group:%d Axis:%d），故障可能原因分析如下：

1) 机器人编码器上数据存储的电池无电或者已经损坏：拆卸编码器脉冲数据存储的电池安装盒，电池盒内装有4节普通1.5V的1号干电池，对每节电池的电压进行测量，均在1.4V以下，电池电压明显偏低，于是更换新电池，再次对故障进行复位，机器人仍然报SERVO-062故障。

2) 控制器内伺服放大器控制板坏：检查伺服放大器LED“D7”上方的2个DC链路电压检测螺丝，确认DC链路电压。如果检测到的DC链路电压高于50V，就可判断伺服放大器控制板处于异常状态。实际检测发现DC链路电压低于50V，所以初步判断伺服放大器控制板处于正常状态。 进一步对伺服放大器控制板上P5V、P3.3V、SVEMG以及OPEN的LED颜色进行观察，确认电源电压输出正常，没有外部紧急停止信号输入，与机器人主板通讯也正常，排除伺服放大器控制板损坏。

3) 线路损坏：对机器人控制器与机器人本体的外部电缆连线RM1、RP1进行检查，RM1为机器人伺服电机电源、抱闸控制线，RP1为机器人伺服电机编码器信号以及控制电源线路、末端执行器线路、编码器上数据存储的电池线路等线路。拔掉插头RP1，对端子5、6、18 用万用表测量+5V、+24V控制电源均正常；接下来对编码器上数据存储的电池线路进行检查。机器人每个轴的伺服电机脉冲编码器控制端由1～10个端子组成，端子8、9、10为+5V电源，端子4、7为数据保持电池电源，端子5、6为反馈信号，端子3为接地，端子1、2空。拔掉M1电机的脉冲控制插头M1P，万用表测量端子4、7，电压为0，同样的方法检查M2～M7电机全部为0，由此可以判断编码器上数据存储的电池线路损坏。顺着线路，发现正负电源双绞线的一端插头长期埋在积水中，线路已腐蚀严重。

2、故障处理

更换线路后复位，对机器人进行全轴零点复归“ZERO POSITION MASTER”，导入备份程序后恢复正常，故障排除。

机器人在焊装生产线中运用的特点

焊接机器人在高质高效的焊接生产中，发挥了极其重要的作用，其主要特点：性能稳定和焊接质量稳定，保证其均一性；改善了工人的劳动条件；提高劳动生产率；产品周期明确，容易控制产品产量；可缩短产品改型换代的周期，减小相应的设备投资。

发那科机器人的控制部分组成结构体现亚洲人的使用习惯，比较适合国内使用。我国焊接机器人技术的研究应用虽然较晚，但借鉴于国外的成熟技术，得到了迅速的发展。2009年奇瑞公司与哈工大合作开发的奇哈机器人诞生，看到了企业与科研合作的力量。但焊接机器人是个机电一体化的高技术产品，单靠企业的自身能力是不够的，需要政府对机器人生产企业及使用国产机器人系统的企业给予一定的政策和资金支持，加速我国国产机器人的发展。