注塑机周边自动化工站

1. 设备简介

注塑加工中, 注塑机本体由整机厂家 (海天 / 震雄 / 泰德 / 住友 / 恩格尔等) 内置控制器, 但取件机械手 / 振盘 / 模内贴标 (IML) / 嵌件 / 水口剪切 / AOI 检测 / 码垛 等周边设备 通常由系统集成商单独配套。这些周边设备需要与注塑机精准握手, 并在多厂家、 多机型、多工艺之间做兼容。

本案例为某江苏消费电子外壳注塑工厂, 横跨海天 MA 系列 (国产)、震雄 Ai 系列、 住友 SE-EV (日系) 三大品牌共 40 台机, 由 Darra 平台统一周边控制, 通过标准 Euromap 67 硬线 或 Euromap 77 OPC UA 与主机握手。

主要工位流程 (以 IML 模内贴标为例):

1. 注塑机开模到位 → 发 ZA2 信号
2. 机械手带标签伸入模腔 → 放标签 (真空释放)
3. 机械手退出 → 发 ZB1 "允许关模"
4. 模具关闭 → 注塑 → 冷却 → 顶出 (ZA3)
5. 机械手再次伸入 → 取件 (真空吸附) → 退出 → 发 ZB4 "允许顶退"
6. 机械手把成品放到后道输送带 / 码垛台
7. MES 记录 "机台 + 模号 + 批号 + 生产时间 + 周期"

关键能力: 握手周期 ≤ 10 ms (硬线), 取件 ≤ 2.5 s, IML ≤ 1.8 s, 机械手精度 ±0.1 mm, 支持 5 家以上注塑机品牌, 40 台站用同一模板项目。

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2. 项目模块组成

层次	模块	职责
机械	3+1 轴机械手	X/Y/Z 定位 + 旋转放件
机械	真空吸盘	零件吸附 (6 吸盘) + 标签吸附 (1 吸盘)
机械	静电消除棒	消除塑件静电, 防止吸尘
机械	异物检测	超声 UB800 扫描模腔, 防压模
电气	EtherCAT 主干	1ms, 伺服 + IO + 阀岛
电气	EM67 24pin 硬线	与注塑机 Z 信号 (ZA/ZB/ZC) 互联, 10ms 级
电气	OPC UA (EM77)	与新式注塑机, 读取工艺参数
软件	FB_Euromap67	内置硬线握手状态机
软件	FB_IMMDriver	多品牌注塑机协议切换 (Modbus/OPCUA/TCP)
软件	FB_IMLSequence	模内贴标 10 状态时序库
软件	3D 插补工艺对象	机械手 X/Y/Z 直线插补 + 软限位
软件	配方引擎	模号参数 + 取件点 + IML 参数
软件	DarraCloud	40 台集中监控

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3. 机械装配架构

装配要点:

• 机械手采用侧入式, X 轴沿注塑机纵向, Y 轴横向 (跨越模板)
• Z 轴长行程 600mm, 覆盖模腔深度
• 旋转轴用于"立放 ↔ 平放"切换, 便于后道码垛
• 真空吸盘分组: 零件组 (6 个 ZPT20 硅胶) + 标签组 (1 个 VP 软性)
• 静电消除棒悬挂在机械手末端, 每次取件前通电 50ms
• 异物检测探头固定在机械手入模路径上方

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4. 程序架构

4.1 OB/FB 调用树

4.2 IML 状态机流转

任务调度:

• OB1 (1ms): 主状态机、EM67 逻辑、机械手运动、MES
• OB35 (500us): EM67 位级信号刷新 (硬线防抖)
• OB100: 机械手回零、伺服使能、EM67 握手初始化

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5. 硬件 BOM (单站)

单位: 人民币, 2026 年 3 月长三角参考价。批量 40 套可压至 ¥38,000/套。

序号	分类	品牌 / 型号	规格	数量	单价 (¥)	小计 (¥)
1	工控机	研华 UNO-137	i3-1215U / 8G / 256SSD 无风扇	1	5,800	5,800
2	触摸屏	威纶通 TK6071iP	7" 电阻	1	1,600	1,600
3	机械手驱动	汇川 SV660N	EtherCAT 750W	3	1,980	5,940
4	机械手电机	汇川 ISMH2-75C	750W 带抱闸	3	1,520	4,560
5	旋转伺服	汇川 SV630N	400W	1	1,680	1,680
6	远程 IO	汇川 AM600 CPU1608TP	32DI + 24DO	1	3,200	3,200
7	Euromap 67 电缆	标准 24 pin 航插	符合 VDMA	1	650	650
8	真空发生器	SMC ZB0610 × 4	含真空开关	4	380	1,520
9	真空吸盘	SMC ZPT20 × 6 + VP ×1	硅胶 + 软性	7	60	420
10	光电传感器	邦纳 BGS	漫反射 M12	6	320	1,920
11	异物检测	倍加福 UB800	超声	1	1,200	1,200
12	电磁阀岛	亚德客 4V	EtherCAT 12 联	1	2,200	2,200
13	静电消除器	SMC IZS30	棒状	1	980	980
14	安全继电器	西门子 3SK1	Cat 3 PL d	1	850	850
15	安全光幕	嘉准 JH-LG-900	16 光轴	1	1,600	1,600
16	工业交换机	研华 EKI-2525	5 口	1	980	980
17	机架 / 线缆	铝型材 2 m + 线束	-	1	3,800	3,800
18	机械手臂	外购标准 3kg 负载	800 mm 行程	1	9,800	9,800
	合计					¥48,700

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6. IO 模块配置 (IDE 操作流程)

6.1 选择 IO 模块

1. 工程 → IO 设备向导 → 选 "EtherCAT 主站"
2. 扫描从站: AM600 (节点 1), SV660N ×3 (节点 2~4, X/Y/Z), SV630N (节点 5, 旋转), 亚德客阀岛 (节点 6)
3. 工程 → 机器人配置 → 新建 "Robot_Injection" (SCARA 4 轴)
4. 工程 → 协议配置 →
   • Euromap 67: 选择 AM600 DI/DO 映射 24 个信号 (VDMA 标准)
   • Euromap 77 OPC UA: 填入注塑机 OPC UA Server 地址 (如 opc.tcp://192.168.1.10:4840)
5. 工程 → 注塑机驱动 → 选择品牌模板 (Haitian / Chenhsong / Sumitomo), 自动配置读写节点

6.2 IO 地址分配表

模块	通道	地址	方向	类型	别名	Euromap 信号
AM600 DI	Ch0	I0.0	DI	BOOL	EM67_ZA1_MoldClosed	ZA1
AM600 DI	Ch1	I0.1	DI	BOOL	EM67_ZA2_MoldOpen	ZA2
AM600 DI	Ch2	I0.2	DI	BOOL	EM67_ZA3_EjectorFwd	ZA3
AM600 DI	Ch3	I0.3	DI	BOOL	EM67_ZA4_EjectorBack	ZA4
AM600 DI	Ch4	I0.4	DI	BOOL	EM67_ZC1_MachineEStop	ZC1
AM600 DI	Ch8	I1.0	DI	BOOL	SEN_VacOK	(机械手侧)
AM600 DI	Ch9	I1.1	DI	BOOL	SEN_IMLLoaded	-
AM600 DI	Ch10	I1.2	DI	BOOL	SEN_PartOK	-
AM600 DI	Ch11	I1.3	DI	BOOL	SEN_ForeignMatter	-
AM600 DO	Ch0	Q0.0	DO	BOOL	EM67_ZB1_AllowClose	ZB1
AM600 DO	Ch1	Q0.1	DO	BOOL	EM67_ZB3_AllowEject	ZB3
AM600 DO	Ch2	Q0.2	DO	BOOL	EM67_ZB4_AllowEjectBack	ZB4
AM600 DO	Ch3	Q0.3	DO	BOOL	EM67_ZC2_RobotEStop	ZC2
AM600 DO	Ch8	Q1.0	DO	BOOL	ACT_VacPart	-
AM600 DO	Ch9	Q1.1	DO	BOOL	ACT_VacLabel	-
AM600 DO	Ch10	Q1.2	DO	BOOL	ACT_IonizerOn	-
SV660N_X	PDO	-	轴	AXIS_REF	AxisX	-
SV660N_Y	PDO	-	轴	AXIS_REF	AxisY	-
SV660N_Z	PDO	-	轴	AXIS_REF	AxisZ	-
SV630N_R	PDO	-	轴	AXIS_REF	AxisRot	-

6.3 IO 用途分工

组别	用途	参与设备
Euromap 67 输入	注塑机机械状态 (关/开/顶进/顶退)	ZA1/ZA2/ZA3/ZA4/ZC1
Euromap 67 输出	机械手权限 (允许关/允许顶进/顶退/急停)	ZB1/ZB3/ZB4/ZC2
机械手感知	真空确认、标签装载、零件就位、异物	SEN_VacOK/IMLLoaded/PartOK/ForeignMatter
机械手执行	零件真空、标签真空、静电消除	ACT_VacPart/VacLabel/IonizerOn
运动控制	X/Y/Z/旋转 四轴	AxisX/Y/Z/Rot
可选 EM77	新式注塑机工艺参数	OPC UA Client (压力/温度/周期数)

6.4 数据绑定到机器人

Darra 把 4 轴绑定为SCARA 机器人 "Robot_Injection", 所有运动指令走机器人接口:

(* 机器人点位定义 (从配方加载) *)
Robot.HomePos       := Pose(0, 0, 0, 0);
Robot.IMLStackPos   := Pose(CurRecipe.LabelX, CurRecipe.LabelY, CurRecipe.LabelZ, 0);
Robot.IMLInsertPos  := Pose(CurRecipe.MoldX, CurRecipe.MoldY, CurRecipe.IMLZ, 0);
Robot.PickPos       := Pose(CurRecipe.MoldX, CurRecipe.MoldY, CurRecipe.PickZ, 0);
Robot.DropPos       := Pose(CurRecipe.DropX, CurRecipe.DropY, CurRecipe.DropZ,
                            CurRecipe.DropRot);

(* 带软限位的 3D 插补 *)
Robot.MoveL(Target := Robot.PickPos, Vel := 2500, Acc := 15000);

绑定规则 (在 IDE "机器人配置" 里):

Robot 通道	Darra 轴	物理对应	软限位
J1	SV660N 节点 2 (X)	横走	[-50, MoldBoundary-5] mm
J2	SV660N 节点 3 (Y)	纵走	[0, 500] mm
J3	SV660N 节点 4 (Z)	升降	[-600, 10] mm
J4	SV630N 节点 5 (旋转)	零件朝向	[-180, 180] °

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7. 核心数据结构 UDT + DB

// 注塑周期 UDT
TYPE UDT_MoldCycle :
STRUCT
    CycleID         : UDINT;
    MachineID       : STRING[16];
    MoldID          : STRING[16];
    LotNo           : STRING[32];
    CycleStart      : DT;
    MoldClosedT     : DT;
    MoldOpenedT     : DT;
    PartPickedT     : DT;
    LabelPlacedT    : DT;
    CycleTime_ms    : UDINT;
    Success         : BOOL;
    PartCount       : USINT;         // 一模几腔
    ErrorCode       : UINT;
END_STRUCT
END_TYPE

// 注塑机状态 UDT
TYPE UDT_IMMStatus :
STRUCT
    Brand           : STRING[16];
    InjectionPress  : REAL;          // 注射压力 MPa
    MeltTemp        : REAL;          // 熔体温度 ℃
    CycleCount      : UDINT;
    AlarmCode       : UINT;
    Connected       : BOOL;
END_STRUCT
END_TYPE

// 配方 UDT (模号对应)
TYPE UDT_Recipe :
STRUCT
    MoldID       : STRING[16];
    MachineBrand : STRING[16];
    LabelX, LabelY, LabelZ : LREAL;  // 标签取放点
    MoldX, MoldY           : LREAL;  // 模腔中心
    IMLZ, PickZ            : LREAL;  // IML/取件 Z 深度
    DropX, DropY, DropZ    : LREAL;  // 后道放置
    DropRot                : LREAL;
    PartCount              : USINT;
END_STRUCT
END_TYPE

VAR_GLOBAL
    Cur       : UDT_MoldCycle;
    IMM       : UDT_IMMStatus;
    CurRecipe : UDT_Recipe;
END_VAR

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8. 核心程序代码

8.1 Euromap 67 握手 + IML 主状态机

PROGRAM PRG_IMLMain
VAR
    State : INT := 0;
    TON_t : TON;
    EM67  : FB_Euromap67;     (* Darra 内置 *)
    Robot : FB_RobotMotion;
END_VAR

EM67(
    ZA1 := EM67_ZA1_MoldClosed,
    ZA2 := EM67_ZA2_MoldOpen,
    ZA3 := EM67_ZA3_EjectorFwd,
    ZA4 := EM67_ZA4_EjectorBack,
    ZC1 := EM67_ZC1_MachineEStop,
    ZB1 => EM67_ZB1_AllowClose,
    ZB3 => EM67_ZB3_AllowEject,
    ZB4 => EM67_ZB4_AllowEjectBack,
    ZC2 => EM67_ZC2_RobotEStop
);

CASE State OF
    0:  (* 等开模完成 *)
        IF EM67.MoldOpen AND NOT EM67.EStop THEN
            Cur.CycleID := Cur.CycleID + 1;
            Cur.CycleStart := DT#NOW;
            Cur.MoldOpenedT := DT#NOW;
            Cur.MoldID := CurRecipe.MoldID;
            Cur.LotNo := MES.CurrentLot;
            State := 1;
        END_IF

    1:  (* IML 取标签 *)
        Robot.MoveL(Target := Pose(CurRecipe.LabelX, CurRecipe.LabelY, CurRecipe.LabelZ, 0),
                    Vel := 2500, Acc := 15000);
        IF Robot.Done THEN
            ACT_VacLabel := TRUE;
            TON_t(IN := TRUE, PT := T#100ms);
            IF TON_t.Q AND SEN_IMLLoaded THEN
                TON_t(IN := FALSE);
                State := 2;
            END_IF
        END_IF

    2:  (* 放标签到模腔 *)
        Robot.MoveL(Target := Pose(CurRecipe.MoldX, CurRecipe.MoldY, CurRecipe.IMLZ, 0),
                    Vel := 1500, Acc := 10000);
        IF SEN_ForeignMatter THEN
            State := 99;    (* 异物停机 *)
        ELSIF Robot.Done THEN
            ACT_VacLabel := FALSE;     (* 释放标签 *)
            Cur.LabelPlacedT := DT#NOW;
            State := 3;
        END_IF

    3:  (* 退出, 允许关模 *)
        Robot.MoveL(Target := Robot.HomePos, Vel := 2500, Acc := 15000);
        IF Robot.Done THEN
            EM67.AllowClose := TRUE;   (* ZB1 *)
            State := 4;
        END_IF

    4:  (* 等模具关闭 + 注塑 + 顶针进 *)
        IF EM67.MoldClosed THEN
            Cur.MoldClosedT := DT#NOW;
        END_IF
        IF EM67.EjectorFwd THEN
            State := 5;
        END_IF

    5:  (* 取件: 伸入模腔 *)
        Robot.MoveL(Target := Pose(CurRecipe.MoldX, CurRecipe.MoldY, CurRecipe.PickZ, 0),
                    Vel := 2000, Acc := 15000);
        IF SEN_ForeignMatter THEN
            State := 99;
        ELSIF Robot.Done THEN
            ACT_VacPart := TRUE;
            TON_t(IN := TRUE, PT := T#150ms);
            IF TON_t.Q AND SEN_VacOK THEN
                TON_t(IN := FALSE);
                Cur.PartPickedT := DT#NOW;
                EM67.AllowEjectBack := TRUE;   (* ZB4 *)
                State := 6;
            END_IF
        END_IF

    6:  (* 退出, 放到后道 *)
        Robot.MoveL(Target := Pose(CurRecipe.DropX, CurRecipe.DropY, CurRecipe.DropZ,
                                   CurRecipe.DropRot), Vel := 2500, Acc := 15000);
        IF Robot.Done THEN
            ACT_VacPart := FALSE;
            Cur.CycleTime_ms := UDINT(DT#NOW - Cur.CycleStart);
            Cur.Success := TRUE;
            MES.UploadCycle(Cur);
            Robot.MoveL(Target := Robot.HomePos, Vel := 2500, Acc := 15000);
            State := 0;
        END_IF

    99: (* 异物 / 真空失败, 紧急停 *)
        EM67.RobotEStop := TRUE;
        Robot.Stop();
        Alarm(9001, '周期异常停机');
        (* 等操作员复位 *)
END_CASE
END_PROGRAM

8.2 多品牌注塑机协议桥接

FUNCTION_BLOCK FB_IMMDriver
VAR_INPUT
    Brand   : STRING[16];    (* "Haitian" / "Chenhsong" / "Sumitomo" / "Engel" / "Yizumi" *)
    Enable  : BOOL;
END_VAR
VAR_OUTPUT
    Status  : UDT_IMMStatus;
    Connected : BOOL;
END_VAR
VAR
    Modbus_Haitian  : FB_Haitian_Modbus;
    OPCUA_Chenhsong : FB_Chenhsong_OPCUA;
    TCP_Sumitomo    : FB_Sumitomo_TCP;
    OPCUA_Engel     : FB_Engel_EM77;
    Modbus_Yizumi   : FB_Yizumi_Modbus;
END_VAR

CASE Brand OF
    'Haitian':
        Modbus_Haitian(Enable := Enable);
        Status := Modbus_Haitian.Status;
    'Chenhsong':
        OPCUA_Chenhsong(Enable := Enable);
        Status := OPCUA_Chenhsong.Status;
    'Sumitomo':
        TCP_Sumitomo(Enable := Enable);
        Status := TCP_Sumitomo.Status;
    'Engel':
        OPCUA_Engel(Enable := Enable);
        Status := OPCUA_Engel.Status;
    'Yizumi':
        Modbus_Yizumi(Enable := Enable);
        Status := Modbus_Yizumi.Status;
END_CASE
Connected := Status.Connected;
END_FUNCTION_BLOCK

8.3 机械手 3D 插补 + 软限位

(* 三轴直线插补 - Darra 内置工艺对象 *)
MC_MoveLinearAbsolute3D(
    AxisX := AxisX,
    AxisY := AxisY,
    AxisZ := AxisZ,
    Position := Point3D(CurRecipe.MoldX, CurRecipe.MoldY, CurRecipe.PickZ),
    Velocity := 2500.0,
    Acceleration := 15000.0,
    Jerk := 80000.0
);

(* 动态软限位: 模腔边界距离根据模号变化 *)
MC_SoftLimit(
    Axis := AxisX,
    Min := -50.0,
    Max := CurRecipe.MoldBoundary_X - 5.0
);

8.4 Euromap 77 OPC UA 读取工艺参数 (可选)

(* 新式注塑机支持 EM77, 可读更多工艺数据 *)
IF UseEuromap77 THEN
    IMM.InjectionPress := OPCUA.Read('ns=2;s=IMM.InjPress');
    IMM.MeltTemp       := OPCUA.Read('ns=2;s=IMM.MeltTemp');
    IMM.CycleCount     := OPCUA.Read('ns=2;s=IMM.CycleCount');
    (* MES 数据更丰富, 可做 SPC 趋势分析 *)
END_IF

---

9. 运行与调试

9.1 上电启动流程

1. OB100 初始化: 伺服使能 → 机械手回零 (Z 先抬起 → X/Y 回零)
2. EM67 信号自检: ZA1~ZA4 初始状态读取, ZC1 急停链确认
3. FB_IMMDriver 根据配方的 MachineBrand 启动对应协议驱动
4. HMI 显示 "准备就绪", 等操作员按 "启动"

9.2 调试要点

环节	调试方法
EM67 信号延迟	示波器同时观察机台 ZA2 和 AM600 I0.1, 应 < 10ms
机械手进入模腔精度	试模时关激光闭环, 慢速进入, 确认不碰模
IML 标签吸附	标签太薄 → 减真空度; 标签偏 → 调吸盘对位
异物检测灵敏度	UB800 灵敏度电位器, 放 5mm 金属片可检出
多品牌切换	HMI "机型选择" → 配方自动切换协议 + 轴参数
周期节拍	HMI 显示 "上周期/均值/最短/最长", 找瓶颈
断网恢复	MES 上传队列持久化 SQLite, 恢复后自动补传

9.3 HMI 画面 (6 页)

1. 主界面: EM67 信号状态灯 + 机械手轨迹图 + 产量计数
2. 时序示波器: 1s 窗口, 显示 ZA/ZB 信号波形 (调试握手死锁用)
3. 配方: 模号切换 + 点位微调 + 真空/延时参数
4. 报警: 最近 200 条报警, 按严重度过滤
5. MES: 最近 50 条上传记录 + 离线队列大小
6. 远程维护: DarraSync 状态 + 厂家接入日志

9.4 日志位置

日志	路径
PLC 日志	Darra IDE → 日志窗口 (IMLMain / Euromap67 / IMMDriver)
EM67 时序录波	D:/DarraPLC/logs/em67_waveform_*.csv
MES 队列	D:/DarraPLC/queue/mes_mold.db
DarraCloud 40 站	Cloud 控制台 "机台监控" 页

---

10. Darra 功能对照表

需求	Darra 对应功能	说明
Euromap 67 硬线握手	FB_Euromap67 内置 FB	即拖即用
Euromap 77 OPC UA	内置 OPC UA Client	免 TF6100 授权
海天 Modbus	FB_Haitian_Modbus	预置驱动
震雄 OPC UA	FB_Chenhsong_OPCUA	预置驱动
住友 TCP	FB_Sumitomo_TCP	预置驱动
恩格尔 EM77	FB_Engel_EM77	预置驱动
伊之密 Modbus	FB_Yizumi_Modbus	预置驱动
机械手 3D 插补	MC_MoveLinearAbsolute3D + 软限位	工艺对象
IML 时序库	FB_IMLSequence	10 状态模板
模板化工程	配方 + 模板克隆 + Git 版本化	IDE 内置
MES 对接	OPC UA / REST + SQLite 离线	内置
DarraCloud	40 台集中监控	云侧功能
配方管理	JSON + 在线切换	内置
远程维护	DarraSync 加密隧道	厂家远程调机

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11. 项目总结

11.1 交付成果

• 单模周期: 从 32 s 降至 28 s (IML + 取件合并后), 提产 14%
• 握手延迟: EM67 硬线实测 4~6 ms (目标 ≤ 10 ms)
• 40 站改造周期: 5.5 个月 (同模板复制, 新增站 2~3 天)
• MTBF: 从 45 小时提升到 240 小时
• 备件收敛: 28 种混杂备件 → 3 种 (SV660N / AM600 / Darra 工控机)

11.2 关键技术点

1. EM67 + EM77 双通道: 老式机台用硬线, 新式机台用 OPC UA, 同模板支持
2. 多品牌驱动库: Haitian/Chenhsong/Sumitomo/Engel/Yizumi 预置, FB_IMMDriver 根据 Brand 字段自动切换
3. IML 10 状态时序库: 覆盖 "取标 → 放标 → 允许关模 → 等注塑 → 取件 → 允许顶退 → 放件"
4. 机械手 3D 插补: MC_MoveLinearAbsolute3D + 动态软限位, 避免撞模
5. 模板化工程: 40 站同模板, 新机型只改配方 + 协议选择

11.3 后续扩展方向

• 注塑 + 喷涂联线: 注塑后直接机器人喷涂, 省搬运
• DarraCloud 集团版: 3 个工厂 120 台注塑机集中监控
• AI 工艺助手: 基于历史模号参数推荐新模开模首模参数

Darra 平台的 Euromap 67 / 77 内置 + 多品牌驱动 + 统一模板化工程, 让注塑周边从 "每台一个样" 变成 "40 台一个样", 这是传统 PLC 无法企及的标准化红利。