ICS 25.040.30 J 28 中华人民共和国国家标准 GB/T 38872—2020 工业机器人与生产环境通信架构 Communication architecture of industrial robot and production environment 2021-02-01实施 2020-07-21发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T38872—2020 目 次 前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 通信对象 5 系统框架 6 通信方式与接口 6.1一般要求 6.2 工业机器人与主控系统 6.3 工业机器人与管理系统 6.4 工业机器人与生产设备 6.5 工业机器人与机器人附属装置 7 通信内容 7.1 机器人信息 7.2 任务信息 7.3 协作信息 7.4 环境信息 7.5 产品信息 7.6 人员信息 参考文献 GB/T38872—2020 前言 本标准按照GB/T1.1一2009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。 本标准起草单位：北京机械工业自动化研究所有限公司、航空工业成都飞机工业（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、王汉翼 SIC GB/T38872—2020 工业机器人与生产环境通信架构 1 范围 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/T29825—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 communication network and communication profilesWirelessHARTTM) 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- cation networks-Fieldbus specificationsWIA-PA communication network and communication pro file) IEC62734工业网络无线通信网络和通信协议ISA100.1la（Industrialnetworks一Wireless communication network and communication profilesISA1oo.1la) IEC62948工业网络无线通信网络和通信概况WIA-FA（Industrialnetworks一Wireless communication network and communication profiles-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 robot system 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。 3.3 机器人附属装置 auxiliary device 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， 1 GB/T38872—2020 3.4 主控系统 mastercontrolsystem 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 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： 1) 生产单元管控系统； 制造执行系统（MES)； 3) 企业资源计划系统（ERP)； 4) 云服务平台； 5) 产品数据管理系统（PDM)； 6) 产品生命周期管理系统（PLM）； 7) 其他系统。 b) 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、激光跟踪仪、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。 生广 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 PDM 会服务平台 MES FRP PI.M 其他管理系统 单元）管控系统 1 机器人系统 主控系统 T业机器人 测量感知装置 辅功装置 附属装置 末端热行器 人机交立装置 生产设备 + + + 1 加工设备 检测设备 物流设备 工艺装备 其他设备 图1 工业机器人与生产环境通信架构 6通信方式与接口 6.1 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 属装置之间的通信接口应符合GB/T29825一2013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 接口要求 EtherNet/IP 以太网接口 PROFINET P-NET on IP 3 GB/T38872—2020 表1 (续) 接口类型 接口要求 Virtual Network/IP(Vnet/IP) EtherCAT Ethernet POWERLINK Ethernet for Plant Automation (EPA) 以太网接口 Modbus/TCP Serial real time communication specification (SERCOS)IIl Real-time Automation Protocol for Industrial Ethernet (RAPIEnet) MECHATROLINK-III OPC Unified Architecture (OPC-UA) IEC 62591:WirelessHART IEC62601:WIA-PA 无线网络接口 IEC 62734:ISA100.1la IEC 62948:WIA-FA 6.4 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 式。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 IEC62591：WirelessHART无线接口。通过I/O通信接口FoundationFieldbus、Control&Communication Link（CC-Link）、HighwayAddressableRemoteTransducer（HART)等可以实现高实时性。工业机器人与 生产设备接口与要求见表2，但不限于表2所述。 表 2 工业机器人与生产设备之间接口与要求 接口类型 接口要求 Foundation Fieldbus Common Industrial Protocol (CIP) PROFIBUS P-NET WorldFIP 工业总线接口 HART Modbus SERCOS MECHATROLINK INTERBUS CC-Link 4