汇川SC500系列机械手控制系统手册的使用指南：操作面板、轴控制与故障排查

汇川SC500系列机械手控制系统是一款专为注塑机机械手行业应用场景研制的成套运动控制解决方案。与传统变频器或标准伺服驱动器不同，SC500是一套完整的多轴运动控制器系统，集成了运动控制主板、远程IO板和示教器三大核心部件。该系统由汇川技术针对工业机器人与机械手的独特需求开发，具有体积紧凑、通过EtherCAT总线连接汇川伺服驱动器和电机、自动调整伺服参数、运动控制能力强大且安全智能等特点。

本指南全面涵盖SC500系统的功能应用，包括系统架构、示教器操作、多轴端子控制、程序管理、参数配置以及详细的故障诊断流程。

一、系统概述

SC500系列机械手控制系统代表了工业机器人控制领域的一次范式转变，将硬件集成与智能软件自动化相结合。系统架构由三大主要组件构成：运动控制主板、远程IO板和示教器。这套高度集成的硬件套件通过EtherCAT工业以太网协议进行通信，为所有连接轴和外围设备提供实时确定性控制。

1.1 系统架构

SC500的核心是运动控制主板，它作为中央处理单元，负责轨迹规划、运动插补以及最多八个主轴的实时协调。主板管理所有高速运动计算，同步多轴运动，并通过专用本地IO端子与注塑机直接交互。

远程IO板扩展了系统的输入输出能力，为末端执行器、传感器、气动阀和辅助设备提供可配置的数字输入和输出。远程IO通过EtherCAT与主板通信，确保确定性响应时间，这对于同步取放操作至关重要。

示教器是主要的人机界面（HMI），配备触摸屏显示器、物理轴控制按键、急停按钮、模式选择旋转开关和手动脉冲发生器（微调旋钮/手轮），用于精确微定位。示教器运行系统固件，管理程序存储、参数配置和实时运行监控。

1.2 支持轴与坐标系

SC500支持针对注塑机械手量身定制的全面多轴配置：

轴	定义
X1轴	机械手主引拔的前进、后退轴
Y1轴	机械手主臂的上升、下降轴
Z轴	机械手的横行轴
X2轴	机械手副引拔的前进、后退轴
Y2轴	机械手副臂的上升、下降轴
A / C轴	机械手姿势轴 — 水平/垂直方向
B轴	机械手旋转轴

每个轴均可配置为伺服轴（使用汇川EtherCAT总线伺服驱动器）或气动轴（使用阀IO输出）。此外还额外提供U、V、W三个气动轴，仅支持气动控制。这种灵活的轴定义使SC500能够适应各种机械手配置，从简单的三轴取放臂到具有双臂和旋转功能的复杂七轴关节机器人。

1.3 运行模式

SC500系统通过示教器上的旋转模式开关选择三种不同的运行模式：

• 停止模式：机械手停止所有动作。此模式下，授权用户可以在权限足够时进入设置菜单进行参数配置和程序编辑。
• 手动模式：允许点动操作、手轮微定位和轴测试。具有管理员或更高级别权限的用户可以在手动模式下进入编程界面，编辑和开发应用程序。
• 自动模式：机械手执行已存储的程序。按下启动按钮即可根据已加载的程序开始连续自动运行。

回原点操作和复归待机点操作可在停止和手动两种模式下执行。系统采用三级用户权限体系：操作员（上电默认）、管理员和高级管理员，每一级逐步解锁更多高级功能。

二、操作面板

SC500示教器操作面板经过人体工学设计，支持手持式和固定式操作。理解每个物理组件和触摸屏界面对于高效进行机械手编程和操作至关重要。

2.1 部件说明

序号	部件	说明
1	急停按钮	常闭按钮，按下时触发急停，顺时针旋转按钮即可弹出复位。
2	模式切换旋钮	旋转旋钮可在手动、停止和自动三种模式之间切换。
3	状态指示灯	系统状态指示：电源、开模完、安全门、可关模、可顶针。
4	功能按键	控制系统运行的启动、停止、回原点、复归、全局调速和AUX辅助键。
5	触摸显示屏	用于页面显示和操作的主图形界面。
6	轴动作按键	手动模式下控制对应轴运动的物理按键。
7	微调旋钮（手轮）	手动模式下通过旋转实现轴的微动控制；按压可进入手轮设置页面。
8	触控笔	用于精确屏幕触控操作的触摸笔。
9	USB2.0端口	标准USB2.0 Type-A接口，用于通过U盘导入/导出程序（建议使用4G及以下容量）。

2.2 页面布局与信息显示区

触摸屏界面分为三个功能区：

• 信息显示区（顶部）：显示系统时间、归零状态、当前速度百分比（实际速度=显示数值%×3000rpm）、当前程序名称、自动运行时长、报警提示、完成数量等。
• 功能编辑区（中部）：显示手控版本与主控版本信息，切换菜单后页面动态变化，用户可根据需求查看信息和进行编辑。
• 菜单选择区（左侧）：提供手轮、停止/手动/自动模式页面、监视、报警、产品/编程和设置等导航入口。

2.3 轴按键操作

在手动模式下，示教器右侧的轴按键可直接控制每个伺服轴和气动轴。对于伺服轴，按住按键实现连续运动，松开按键即停止；对于气动轴，按一次即可触发对应电磁阀输出。AUX键用于在A、B姿势轴共用同一个物理按键时进行切换。当按下轴按键时，手轮会自动切换控制到该轴，便于进行精细调整。

三、多轴端子控制

SC500通过其IO架构为每个轴提供全面的端子控制。系统区分本地IO（位于主板上，专用于注塑机对接）和通用IO（位于远程IO板上，可配置用于机械手外围设备）。

3.1 IO端子架构

主控板提供专用本地IO端子，用于与注塑机直接通信。本地输入包括锁模到位、开模到位、安全门状态、顶进/顶退到位、入芯/出芯到位、不良品信号、全自动信号和急停。本地输出控制允许开模、允许关模、允许顶进、允许顶退、允许入芯、允许出芯、模区安全、输送带、送料机以及状态指示灯。

远程IO板扩展了系统的可配置数字输入输出能力。通用IO输入支持多达84个可配置功能，包括夹具/吸具确认限位、各轴原点及极限开关、姿势检测传感器、气压监测、安全区信号和预留输入。通用IO输出提供72个可配置功能，包括夹具阀、吸具阀、姿势阀、旋转阀、堆叠完成信号和辅助设备控制。

3.2 各轴端子功能

每个伺服轴配备专用端子连接：

• 原点/归零传感器：用于确定归零顺序。
• 正/负向极限开关：用于机械保护的硬件行程限位。
• 伺服驱动器EtherCAT接口：用于实时指令和反馈通信。

气动轴使用简单的数字输出端子连接电磁阀，并可选用反馈传感器进行状态确认。

3.3 端口自定义

系统通过"设置→信号设置→端口自定义"页面支持完整的端口自定义。用户可以将逻辑功能重新映射到不同的物理IO端口，为信号重命名以提高可读性，并通过U盘导入/导出端口配置。硬件互锁限制某些端口只能在预定义组内进行交换，以防止危险误配置。

四、运动编程

SC500编程环境为创建机械手自动化序列提供了强大且易于使用的框架。每个程序模块包含一个主程序和最多八个子程序，支持模块化、可重用的代码结构，适用于复杂的取放循环。

4.1 程序结构

程序在停止模式下的"产品"页面中进行新建、复制、载入、导入和导出操作。程序名称支持最多20个字符，可使用中文、字母和数字。USB导入/导出功能方便进行离线程序开发和备份。

4.2 通用编程

通用编程模块包含九种动作类别：

4.2.1 轴动作编程

轴动作命令控制伺服轴和气动轴。对于伺服轴，编程人员设置目标位置（绝对或相对）、动作速度和延时时间。高级功能包括提前结束（允许轴尚未完全到达目标就执行下一步）、提前减速（在目标前减速）和提前加速（以低速启动，超过提前位置后恢复正常速度）。"读取"按钮可直接将当前轴位置填入位置框，简化示教编程。

4.2.2 治具动作编程

系统控制四组夹具和四组吸具。编程动作包括使能/禁用输出、设置延时时间，以及配置确认限检测以验证夹取成功。

4.2.3 检测编程

检测命令验证末端执行器状态和传感器信号。自动运行中缺少确认检测可能导致模具损坏，因此该编程步骤至关重要。

4.2.4 塑机信号编程

机械手可向注塑机发送关模、顶进、顶退、入芯和出芯动作命令，通过专用数字输出实现。

4.2.5 等待编程

等待命令暂停程序执行，直到满足特定条件：子程序完成、机器信号（开模到位、安全门、顶针位置）或治具确认信号。

4.2.6 堆叠编程

堆叠命令将产品以规则阵列、自由形式或箱内方式整齐排列。系统支持八组堆叠，其中第1~5组固定为规则堆叠，第6~8组可配置为规则堆叠、自由堆叠或箱内堆叠。

4.3 高级编程

高级编程模块提供条件逻辑、标签和变量操作：

• 条件编程：基于试产模数、取样间隔、不良品信号、预留信号状态或治具状态触发子程序。执行模式包括标准（阻塞）、自动（并行）和并行一次。
• 标签编程：添加注释，并为条件跳转提供目标位置。
• 逻辑与变量：支持IF/ELSE条件分支、FOR循环（最多嵌套10层，每程序最多50个循环）、16个用户变量及算术运算（+、−、×、÷、=），以及9个毫秒级分辨率定时器。

4.4 快捷编程

为方便快速部署，快捷编程向导通过六个步骤引导用户完成配置：手臂选择、待机点定义、取物位置、放成品位置、放水口位置和堆叠配置。该功能显著缩短了标准应用的设置时间。

五、参数配置

正确的参数配置对于机械手安全高效运行至关重要。SC500将参数分为信号设置、系统设置、堆叠设置、生产设置、安全点、保养功能、运行参数和机器参数。

5.1 信号设置

信号设置定义输入输出的逻辑行为。关键配置包括：

• 信号定义：设置夹具/吸具确认逻辑（正相/反相）、气压检测模式、原点复归条件、安全门监控和极限检测模式。
• 安全定义：配置横行动作和下降动作时的治具姿势限制、安全门行为以及模内翻转限制。
• 预留定义：启用三组预留互锁信号，防止冲突输出。

5.2 系统设置

系统设置管理基础配置、用户权限、数据备份/还原、软件注册、系统信息、固件升级和RS485通信参数。软件注册功能要求在允许自动模式运行前必须完成激活。

5.3 运动参数

运行参数控制所有轴的动态行为：

• 加减速时间：可分别为模内自动、模外自动和手动模式配置。同步选项确保各区域加速度曲线一致。
• 最高速度：最大速度百分比（基数3000rpm）和位置跟随误差容差值。
• 运动平滑度：可在0~100范围内调整，支持梯形或S形运动曲线。
• 提前等级：为各轴各方向统一设置提前结束位置的百分比等级，无需在每一步单独配置即可缩短循环时间。

5.4 机器参数

机器参数定义每个轴的物理特性：

参数	说明
机械长度	总机械行程距离（mm或度）。
最大移动	当前允许的最大移动距离。
每转距离	电机每转一圈的实际线性或角位移。
找原点速度	归零序列中使用的速度百分比。
原点偏移	原点传感器到逻辑零位置的距离。
电机方向	定义正转/反转方向。
编码器类型	增量式或绝对式编码器选择。

5.5 机械轴安全点

安全点参数根据机械手相对于模具的位置限制轴运动。X1/X2轴可配置限位以防止Y轴在特定高度时发生碰撞。Y1/Y2轴的最大移动和待机位置在横行轴处于不安全区域时限制下降。Z轴安全区区分模内和模外区域。ABC姿势轴定义安全的横行范围。这些参数形成关键的安全互锁矩阵，防止机械碰撞和模具损坏。

六、故障代码

SC500提供全面的诊断功能，并附带分类的报警代码。理解这些故障代码可实现快速故障排除，最大程度减少生产停机时间。

6.1 系统级故障（代码1-99）

系统报警指示通信故障、参数不一致、初始化错误和注册问题。常见系统故障包括：

代码	故障	原因 / 解决措施
1	通讯连接失败	检查主控和示教器之间的连接是否松动；如持续存在则更换主板。
2	驱动器校验错误	更换机械手专用伺服驱动器。
30	扫描失败，不能进OP	检查EtherCAT网线、轴数量、IO板数量、伺服型号和轴顺序是否一致。
40-43	注册/日期错误	检查纽扣电池电压；联系厂家重新注册。

6.2 程序与参数故障（代码100-260）

这些报警指示编程错误、缺少待机点、参数冲突和运行时逻辑违规。例如待机点缺少轴（代码100-107）、非法程序指针、CRC校验错误、预留信号互锁冲突等。解决方法通常涉及重新编辑程序、保存参数或检查机械限位配置。

6.3 轴限位与运动故障（代码300-355）

轴专用报警保护机械手免受机械超程和操作冲突：

代码范围	故障类别	解决措施
300-315	无起点/终点极限信号	检查极限开关是否正常；若极限为常闭点，检查并确认短接线连接正常。
316-331	位置超过最小/最大移动	检查相应安全点设置；清除报警后向相反方向移动。
332-347	目标位置超出范围	重新设置示教程序中轴动作的目标位置在有效行程范围内。
348-355	轴未运动到位	修改示教程序，在后续同轴动作前插入等待命令。
400-405	轴运行时动作重复	将同步动作步骤分解；避免主程序与子程序同时执行同一轴动作。

6.4 伺服使能与轴定义故障（代码236-251）

当轴被命令但未正确配置或使能时触发这些报警。常见原因包括尝试在气动轴上执行伺服动作（代码236-243）、急停状态或驱动器报警导致伺服未使能（代码244-251）、轴定义不匹配等。解决方法需要核实"机器参数→结构→轴定义"中的配置，确保急停已释放，并查阅伺服驱动器手册处理驱动器特定报警。

6.5 监视与诊断工具

系统提供所有IO信号和伺服参数的实时监控。报警记录可存储多达500条历史报警事件及其时间戳。修改记录追踪参数变更和模式切换。系统诊断（黑匣子）功能可捕获报警事件前后的运动规划数据，支持将详细诊断报告导出到U盘供工程分析。

本指南提供了操作、编程和维护汇川SC500系列机械手控制系统所需的基础知识。有关详细的接线图、硬件安装步骤和伺服驱动器专用参数，请参阅SC500硬件手册（资料编码19011609）及相应的伺服驱动器文档。