工控文章

引言

在现代注塑成型自动化生产线上，机械手控制系统是连接注塑主机与下游搬运、堆叠、包装环节的核心枢纽。汇川技术推出的SC500系列机械手控制系统，专为注塑机机械手行业应用场景研制，以其紧凑的结构设计、强大的运动控制能力和智能化的安全保护机制，正在成为众多注塑加工企业提升产线效率与良品率的首选方案。本文基于SC500系列机械手控制系统功能手册（资料编码19011610，当前版本B01）的核心内容，从产品概述、操作面板、接线端子、控制功能、故障诊断到维护保养，进行系统性梳理与深入解读，旨在帮助工程技术人员快速掌握该系统的使用要点与调试方法。

SC500产品概述与机械手应用

系统架构与核心组件

SC500系列机械手控制系统是一套完整的成套解决方案产品，由三大核心组件构成：

• 运动控制主板：作为系统的"大脑"，负责运动轨迹规划、伺服参数自动调整、IO信号处理以及与注塑机的联机信号交互。
• 远程IO板：扩展输入输出能力，支持多板级联，满足复杂机械手动作所需的传感器与执行器接入需求。
• 示教器：人机交互界面，提供触摸屏操作、轴按键控制、手轮微调及程序编程功能。

系统配套汇川EtherCAT总线型伺服驱动器和伺服电机，能够自动调整伺服参数，大幅降低了调试难度。EtherCAT总线的高实时性确保了多轴协调运动的精确同步，这对注塑机机械手高速取件、精准放置的工艺要求至关重要。控制系统体积小巧，节省安装空间，适合集成在紧凑的注塑车间环境中。

机械手轴定义

SC500系统支持多轴机械手控制，轴定义如下表所示：

轴名称	定义说明
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/垂直切换）
B轴	机械手旋转轴

这套轴定义覆盖了注塑机机械手最常见的运动维度：主臂和副臂分别负责取件和放置，引拔轴控制进出模具方向，横行轴实现左右移送，姿势轴和旋转轴则完成产品姿态调整。双臂设计使得SC500能够同时完成取件和水口料处理，显著提升单次循环的产出效率。

典型应用场景

SC500系统主要面向注塑机机械手的自动化取件与堆叠场景。在典型的注塑成型周期中，注塑机完成开模后发出"开模完"信号，机械手主臂下行进入模内，吸取或夹取成品后上行退出，副臂同步或随后完成水口料取出，横行轴将产品移送至输送带或堆叠区域进行有序摆放。整个流程通过示教器编程定义动作序列，系统按程序自动循环执行。通过合理的程序编排和堆叠参数配置，SC500可以实现从单模取件到多品种混排的灵活自动化。

操作面板与参数设置

示教器部件说明

SC500示教器是操作人员与控制系统交互的核心设备，其主要部件包括：

• 急停按钮：常闭型按钮，按下即触发系统急停；顺时针旋转后弹出复位。
• 模式切换旋钮：三档旋钮，可在"手动""停止""自动"三种模式间切换。
• 状态指示灯：显示电源、开模完、安全门、可关模、可顶针等关键状态。
• 功能按键：包括启动、停止、回原点、复归、全局调速（升速/降速）以及AUX辅助键。
• 触摸显示屏：用于页面显示和操作，支持触控笔操作。
• 轴动作按键：控制X1/X2/Y1/Y2/Z/A/B/C各轴的运动，按住为连续移动，按一下为气动阀输出。
• 微调旋钮：手动模式下微调轴位置，按压弹出设置页面，可选0.01mm、0.1mm、1mm三档步距。
• USB2.0接口：标准Type-A接口，支持外接U盘进行程序和参数的备份还原，建议使用金士顿/闪迪品牌4G以内U盘。

AUX辅助键具备双重功能：点动一次触发A/B轴切换（A、B轴共用同一按键，切换成功后有提示）；急停状态下长按5秒可启动屏幕校准，校准完成后示教器自动重启。

页面布局与信息显示

示教器触摸屏页面分为三大功能区：

• 信息显示区：实时显示系统时间、归零标记、运行速度百分比（100%对应3000rpm）、模号（当前运行的程序名称号）、自动运行时长、报警提示（无报警时不显示，有报警时标志闪烁，点击可弹出当前报警信息）、完成数量、程序运行状态（步序和周期）以及各轴当前位置。
• 功能编辑区：显示当前手控版本与主控版本，切换菜单后页面跟随变化，用户可根据需求查看信息和编辑。
• 菜单选择区：包含用户权限登录、手轮设置、运行模式切换（停止/手动/自动）、监视、报警、产品/编程、设置等入口。

用户权限管理

系统设三级用户权限，上电默认为操作员权限：

权限等级	可访问功能
操作员	手轮、停止/手动（除轴和编程页面）、自动、监视、报警（除系统诊断）
管理员	手轮、停止/手动/自动、监视、报警、产品/编程、设置（除保养功能、运行参数和机器参数）
高级管理员	全部功能，含保养功能、运行参数和机器参数设置

权限分级设计有效防止了误操作导致的安全事故和参数紊乱。调试阶段建议使用高级管理员权限，量产阶段应切换至操作员权限以降低风险。登录方式为点击屏幕左下方"操作"，输入对应权限密码。

核心参数设置

SC500系统的参数体系庞大而有序，主要参数组包括：

• 信号定义组：定义注塑机联机信号（开模完、安全门、可关模、可顶针等）和安全信号的功能映射。
• 安全定义组：包括水平待机限制、锁模限制模式、安全门模式（关门复归/关门停止/关门继续/关门继续确认）、安全门开允许下降等保护策略。
• 堆叠设置组：支持规则堆叠、自由堆叠和箱内堆叠三种模式，可配置堆叠顺序（XZY/XYZ/ZXY/ZYX/YXZ/YZX）、各轴堆叠方向、个数（0~65535）和间距（0mm~6553.00mm）。
• 运行参数组：包含各轴加减速时间（范围0.05s~2.55s，默认0.30s）、最高速度限制（1%~200%）、运动平滑度（0~100）、容差检测（0%~100.00%，0为不检测）等。
• 机器参数组：涵盖各轴机械长度、最大移动量、找原点速度（1%~50%，默认5%）、每转距离（1.00mm~10000.00mm，默认20.00mm）、原点偏移（-327.00mm~+327.00mm）等物理参数。

所有参数均采用"停机修改、立即生效"的更改方式，确保参数变更不会在运动过程中产生危险。参数一览表详见手册附录B，涵盖信号定义、安全定义、预留定义、规则堆叠、箱内堆叠、自由堆叠、产品设置、高级设置、安全点设置、加减速时间、其他限制、伺服轴参数、结构设置、限位设置和时间设置共15个参数组。

接线与端子定义

主控板端口定义

SC500主控板是系统的核心控制单元，其端口定义涵盖伺服总线接口、IO扩展接口、示教器通讯接口以及注塑机联机信号接口。主控板通过EtherCAT总线连接各伺服驱动器，总线配置页面需设置正确的轴顺序，确保与实际网线连接顺序一致。远程IO板通过专用总线级联扩展，系统设置中的IO板数配置必须与实际连接数量匹配，否则会触发报警15（系统参数不一致：IO板数）或报警30（扫描失败）。

远程IO板端口定义

远程IO板提供数字量输入（DI）和数字量输出（DO）端口，用于连接传感器、限位开关、电磁阀等现场设备。端口功能支持自定义配置，通过"设置→信号设置→端口定义"页面进行分配。IO板端口按编号命名，如B1-X01~B1-X28为1号IO板的输入端口，B2、B3依次类推。若端口自定义文件出现错误，系统会触发编号19（打开IO自定义文件失败）或编号20（IO功能自定义不一致）的报警，提示重新设置并保存后重启系统。

接线安全要点

• 接线前必须切断所有设备电源，并在等待产品警告标签规定的时间后（确保电容残余电压泄放至安全值）方可操作。建议测量主回路直流电压确认处于安全电压之下。
• 控制回路接线必须使用双股绞合屏蔽线，屏蔽层单端可靠接地，防止电磁干扰导致动作异常。
• 驱动器与电机连接时必须保证UVW相序准确一致，相序错误将导致电机反向旋转，可能损坏机械结构。
• 端子螺丝紧固力矩必须符合手册规定，力矩不足会导致连接过热，力矩过大则可能损坏端子，严重时引发火灾。
• 接地必须良好可靠，否则存在电击风险。严禁将输入电源连接到设备或产品的输出端。
• 接线完成后，需确保所有线缆接线正确，产品内部没有掉落的螺钉、垫片或裸露线缆。

机械手控制功能与运动模式

三种运行模式

SC500系统设停止、手动、自动三种运行模式，通过模式切换旋钮选择：

• 停止模式：机械手停止所有动作，可进入设置页面修改参数或编程页面编辑程序。
• 手动模式：可进行手动操作，登录高级权限后可进入编程页面。手动速度=显示速度%×3000rpm，且受各轴最高速度限制约束。运动速度低于限制速度时取当前速度，达到或超过限制速度时取限制速度。
• 自动模式：按下"启动"按键后系统按设定程序自动循环运行。

回原点动作和复归动作在停止和手动两个模式下均可操作。

回原点动作

每次重新上电后必须先执行回原点操作，将各轴回归到原点位置、吸具和夹具复归到关闭状态。操作步骤为：将模式切换旋钮旋至停止或手动→按下"原点"按键→系统按Y1(Y2)→X1(X2)→Z的默认顺序执行回原。回原顺序可通过"机器参数→结构→原点定义"自定义设置。回原过程中屏幕显示提示框，完成后各伺服轴位置归零并弹出"回原成功"提示。此后方可进行自动运行或手动操作。

需要注意的关键安全事项：回原点前，管理员及以上权限人员只能以2%（即60rpm）的速度操作各轴；操作员无法通过按键操作轴。回原过程中禁止手动、自动操作或参数设定。遇到紧急情况时，可按停止键中止回原动作，或按下急停按钮。

复归动作

机械手需要返回待机点时，将模式切换旋钮旋至停止或手动→按"复归"按键→按"启动"键，机械手执行复归操作到待机位置。复归动作时吸具和夹具会复归到关闭状态，操作过程中同样禁止手动、自动操作或参数设定。

可锁模输出动作的允许条件为：机械手在型外时允许输出；机械手在型内时，需Y1轴和Y2轴有原点信号才允许输出锁模。

手动操作详解

手动模式下支持多种操作方式：

• 轴按键操作：按住按键轴连续移动，放开即停；伺服轴按一下输出对应气动阀。例如X1+按住时主引拔前进移动，按一下输出主前进阀；Y1-按住时主臂向上移动，按一下输出主上升阀。速度调整通过全局调速按键实现，当前速度1~10%时每次增减1%，10~20%时每次增减2%。
• 手轮微调：通过微调旋钮精细调整轴位置，步距可选0.01mm、0.1mm或1mm三档。按轴按键时手轮自动切换到对应轴。手动模式运行时，下方菜单栏会显示手轮控制的轴及其移动距离。
• 轴页面操作：提供调机和寸动两种模式。调机模式下可选择轴并执行正转/反转一圈（电机齿轮比默认为编码器分辨率/10000），页面同时显示输出测试脉冲和轴反馈实际脉冲用于对比。寸动模式下分别输入两个目标位置值，点击"位置+"正向移动到目标位置（目标位置需大于当前位置），点击"位置-"反向移动到目标位置（目标位置需小于当前位置）。
• 夹具和吸具操作：手动控制治具的动作输出，用于测试夹具和吸具功能。
• 注塑机操作：在手动模式下模拟注塑机联机信号（如开模完、安全门等），用于联机前的功能验证。

自动模式与数据监视

自动模式下，系统按载入的程序自动循环执行。信息显示区实时显示当前步序、周期时间、完成数量和各轴位置。自动模式支持速度调整（通过全局调速按键）和部分参数在线修改。单步运行功能用于程序调试，每次执行一个步序后暂停，便于逐步验证程序逻辑。

编程功能

SC500系统提供丰富的编程功能，支持通用编程和高级编程两大类：

• 通用编程：包括轴动作编程（各轴位置移动）、治具动作编程（夹具/吸具控制）、预留动作编程（自定义动作输出）、检测编程（信号检测与条件判断）、塑机信号编程（与注塑机的信号交互）、等待编程（延时等待）、堆叠编程（堆叠点位自动生成）、辅助设备编程（输送带等外部设备控制）和其他编程。
• 高级编程：支持条件编程（条件判断分支）、标签编程（跳转标记）、逻辑与变量编程（变量运算与逻辑控制），实现复杂工艺逻辑和智能化流程控制。
• 快捷编程：提供常用动作组合的快捷输入，提升编程效率。

系统支持主程序加最多8个子程序的结构化编程模式，子程序可独立编辑和调用。程序文件采用CRC校验确保数据完整性，若出现CRC校验错误（报警70~78），需重新保存对应子程序后重启系统。

堆叠功能

SC500系统提供三种堆叠模式，满足不同摆放需求：

• 规则堆叠：按设定的X/Y/Z三轴方向、个数和间距进行等间距阵列摆放，适用于标准产品的整齐排列。堆叠组1~5仅支持规则堆叠，堆叠组6~8默认为规则堆叠。各轴堆叠个数范围0~65535，间距范围0mm~6553.00mm，默认间距10.00mm。计数方式可选按产品、良品或各堆叠组独立计数。
• 自由堆叠：支持最多50个自定义点位坐标（堆叠X[50]、堆叠Y[50]、堆叠Z[50]）的逐点摆放，适用于不规则形状产品或多品种混排场景。可选择XYZ自由堆叠或XZ自由堆叠两种方式。点位数范围3~50，默认3。堆叠组6~8可选自由堆叠。
• 箱内堆叠：在箱体内部进行分层堆叠，可分别设置"箱内"和"箱子"两套堆叠参数。箱内间距默认10.00mm，箱子间距默认100.00mm。堆叠组6~8可选箱内堆叠。

主臂堆叠默认使能，副臂堆叠默认不使能，可根据实际工艺需求灵活配置。配合产品设置中的良品记忆（默认使能）和产量记忆（默认使能）功能，实现生产数据的精准统计与断电恢复。

故障诊断与安全保护

报警分类与代码体系

SC500系统拥有完善的报警体系，报警代码按功能域分类，便于快速定位问题根源。系统报警记录页面可查看历史报警信息，修改记录页面追踪参数变更历史，系统诊断功能（高级管理员权限）提供更深层的系统状态检查。以下列举主要报警类别及代表性故障代码：

系统类报警

编号	报警信息	原因与处理
1	主控和示教器通讯错误	检查连接是否松动，更换主控板或示教器
2	驱动器校验错误	非机械手专用伺服驱动器，需更换专用驱动器
4	主机与示教器的系统参数不一致	重新保存参数，重启后根据提示选择"示教器"或"主机"
15	系统参数不一致：IO板数	检查并正确设置IO板个数配置，与实际连接保持一致
30	扫描失败，不能进OP	检查主控、IO板和伺服之间的网线连接、轴数、IO板数、伺服型号及总线轴顺序配置
40	主机日期错误	纽扣电池电压过低或接触不良，需更换电池并重新注册
42	注册已到期	联系厂家重新注册
80	伺服型号改变，请重启	伺服型号变更后需重启生效
94	实际电机方向和参数设置不一致	拍下急停，重新修改电机方向后保存参数

伺服驱动器报警

伺服类报警以编号3100~3107分别对应X1~C八个轴的伺服驱动器报警（查找伺服驱动器手册解决），进一步的详细报警编号3500系列提供了具体故障原因和解决措施：

编号	报警信息	原因与处理
3500~3507	E136.1 编码器通讯异常	编码器线缆未插好或通信受干扰；检查插头紧固性、电机型号设置，观察功能码H0b.28是否不为0，升级软件版本至H01.00/H01.01
3510~3517	E234.0 飞车保护	UVW相序接线错误、编码器型号或接线错误、参数设置不合理导致振动过大；按正确相序接线，确认电机型号与编码器类型，SV630N驱动器应确保2000.01h=14000
3520~3527	E410.0 电源输入电压过低	主回路电源不稳、瞬间停电或缺相；测量输入电压（220V驱动器：198V~264V；380V驱动器：342V~484V），更换线缆并正确连接三相RST
3530~3537	E630.0 电机堵转	机械卡阻、抱闸未打开、UVW缺相或电机参数不正确；检查抱闸和机械限位，按正确配线重新接线，修正电机参数（尤其极对数）
3560~3567	E201.0 P相过流	驱动器硬件故障或参数异常；检查H01.38设置、电机参数和电流环参数，必要时更换驱动器
3570~3577	E201.1 U相过流	U相电流超过检测阈值；检查H01.38设置、电机参数、电流环参数，更换驱动器
3600~3607	E210.0 输出对地短路	动力线缆（UVW）对地短路或电机对地短路；重新接线或更换线缆/电机/驱动器
3610~3617	E420.0 缺相故障	三相输入线接线不良或三相电源不平衡；0.75kW三相驱动器（2001.03h=5）可设200A.01h=2禁用缺相保护
3620~3627	E731.0 编码器电池失效	断电期间未接电池或电池电压低于2.8V；设200D.15h=1清除故障并更换电压匹配的电池

程序与数据报警

编号100~115系列报警涉及待机点缺失（各轴缺少X1/Y1/Z/X2/Y2/A/B/C轴待机点，处理方式为新建模号并载入）、程序指针非法、CRC校验错误、程序行号/步号错误等问题，通常通过重新编辑示教程序保存即可解决。编号50~59的文件操作失败报警需重新保存对应参数文件后重启系统。编号58（绝对位置文件打开失败）提示首次使用绝对值伺服需先设定原点位置。

IO信号类报警

编号2370以后的报警涵盖预留输入信号的断/通异常检测。例如编号2372表示"预留输入B2-X02信号断"，即检测到预留输入应通时但未检测到信号输入，需检查端口是否有信号输入以及开关是否正常。此类报警按IO板编号（B1/B2/B3）和端口号（X01~X28）系统化排列，便于快速定位故障点位。编号2680提示"监视伺服参数时，轴错误"，需检查伺服驱动器是否报错。

参数超限报警

编号3020和3021分别提示抱闸触发迟滞时间和抱闸输出轴最大速度设置值超限，需在运行参数页面合理范围内重新设置参数值。

安全保护机制

SC500系统的安全保护贯穿硬件和软件两个层面，构建了多重防护体系：

• 硬件急停：示教器急停按钮为常闭设计，任何时刻按下立即触发系统急停，切断所有运动输出。顺时针旋转按钮可弹出复位。
• 限位保护：各轴支持起点极限和终点极限的常闭/常开/不使用三种配置，触发限位时轴停止运动。X1/Y1/Z/X2/Y2轴起点极限默认常闭，终点极限默认不使用或常闭。UVW轴及水平1限、垂直1限等均可配置。型内安全区信号和型外安全区信号默认为"使用"。
• 安全门保护：提供四种安全门模式——关门复归（安全门关闭后机械手从当前位置复归到待机点）、关门停止（关闭后停止动作）、关门继续（关闭后继续运行）、关门继续确认（关闭后需确认才继续）。默认模式为"关门继续"。
• 型内/型外安全区：Z轴设置型内安全区（默认500.0mm）和型外安全区（默认1000.0mm），限制机械手在模具区域和外部区域的安全运动范围。
• 可锁模输出条件：机械手在型外时可输出锁模信号；机械手在型内时，需Y1轴和Y2轴均有原点信号才允许输出锁模，防止机械手未退出即合模的碰撞事故。
• 型外下降安全：可配置型外下降安全使能和安全时间（范围0s~655.00s，默认10.00s），超时触发保护。
• 等待开模时间：范围0s~6553.0s（0为无限等待），默认600.0s，超时触发报警防止注塑机异常时机械手长时间待机。
• 开模滤波时间：范围0ms~600ms，默认0，用于滤除开模信号抖动。
• 成型周期监控：范围0s~6553.0s，默认0，用于监控注塑成型周期是否异常。

维护保养

日常检查

• 检查急停按钮功能是否正常，按下后是否能可靠切断运动输出，顺时针旋转后是否能正常复位。
• 检查各轴限位开关的触发可靠性，确保常闭/常开配置与实际接线一致。
• 观察状态指示灯是否正常显示电源、开模完、安全门、可关模、可顶针等状态。
• 检查示教器触摸屏响应是否灵敏，轴按键和微调旋钮操作是否正常，USB接口是否可正常读写U盘。
• 检查各轴运动是否有异常噪声、振动或爬行现象，运动平滑度参数是否需要调整。
• 检查主控板与示教器之间的连接是否紧固，网线连接是否可靠。

保养功能设置

SC500系统内置保养功能设置（需高级管理员权限），支持基于运行模数的自动保养提醒。高级设置中的润滑功能参数包括：

• 润滑使能：默认"不使用"，启用后按设定间隔自动触发润滑输出。
• 润滑间隔模数：范围1~65535模，默认1000模。
• 润滑时间：范围0s~6553.5s，默认5.0s。

当运行模数达到设定间隔时，系统输出润滑信号并持续设定时间，完成后重新计数，确保机械传动部件得到定期润滑。保养功能设置页面还提供各轴和部件的保养周期管理，帮助维护人员制定科学的保养计划。

备份与还原

系统提供完整的参数备份还原功能，支持通过USB接口将系统参数、产品参数、程序文件等导出至U盘，也可从U盘导入恢复。建议在每次重大参数调整后执行备份，并在更换设备或系统升级前完成完整备份。备份内容包括：

• 系统参数文件（含信号定义、安全定义、预留定义、结构设置、限位设置等）
• 产品参数文件（含堆叠设置、产品设置、高级设置等）
• 主程序及子程序文件（最多8个子程序）
• IO功能自定义文件（本地DI/DO、远程DI/DO）
• 绝对位置文件

备份操作路径为："设置→系统设置→备份还原"。如遇文件打开失败报警（编号50~57），通常为对应参数文件不存在，需重新保存示教器参数后重启系统。

系统升级与注册

系统设置中提供系统升级和注册功能。系统升级支持通过U盘更新主控和示教器固件，升级前务必完成完整备份。注册功能用于设备绑定与授权管理，注册信息包含主机与示教器的配对关系和有效期限。当纽扣电池电压过低导致日期错误（报警40）或注册到期（报警42）时，需联系厂家更换电池并重新注册。主机与手控注册不匹配时（报警41）也需重新注册。注册天数不一致（报警43）时需检查纽扣电池电压并联系厂家。

易损件与电池维护

系统中的纽扣电池为主控板实时时钟和绝对值编码器数据保持供电。当出现报警40（主机日期错误）或报警43（注册天数不一致）时，应首先检查纽扣电池电压是否低于正常值。伺服驱动器的编码器电池（报警E731.0）电压低于2.8V时需更换，更换后设置200D.15h=1清除故障记录。建议每年检查一次电池电压，每2~3年预防性更换电池，避免因电池失效导致数据丢失和生产中断。

定期保养建议

保养项目	周期	内容
电池检查	每年	检查主控板纽扣电池和伺服编码器电池电压
润滑保养	按润滑间隔模数	默认每1000模触发，持续5秒润滑输出
参数备份	每次重大调整后	通过USB导出全部参数和程序至U盘
限位检查	每季度	验证各轴限位开关触发可靠性
接线检查	每半年	检查端子紧固性、线缆完好性、接地可靠性
固件升级	按需	关注汇川官方发布的固件更新，升级前完整备份

结语

汇川SC500系列机械手控制系统以其模块化的架构设计、EtherCAT总线的高性能运动控制、丰富的编程功能和完善的故障诊断体系，为注塑机机械手自动化应用提供了坚实的技术基础。从产品概述到操作面板，从接线规范到运动模式，从故障代码解读到维护保养，本文系统梳理了功能手册的核心要点。在实际应用中，建议工程技术人员严格遵循手册中的安全注意事项，充分利用系统提供的安全保护机制和诊断工具，在确保人员和设备安全的前提下，发挥SC500系统的最大效能。特别需要注意的是，接线作业必须由受过电气设备培训的专业人员进行，严禁非专业人员操作。随着汇川技术持续迭代升级（当前手册版本B01，2024年8月发布，全文替换了界面截图并新增了限位设置中UVW描述），系统的功能丰富度和易用性将不断提升，为注塑行业的智能化转型持续赋能。