1. 协同生产系统认知
在一条典型的自动化产线上，FANUC机器人和PLC往往同时存在，但它们并不是"谁替代谁"的关系，而是各自承担不同层次的控制任务。理解这种分工，是后续做协同开发、信号交互和故障排查的前提。本章先建立整体认知：谁负责什么、它们通过什么方式协同、一个完整的协同生产系统由哪些部分组成。
一、角色分工：PLC管"线"，机器人管"动作"
PLC（可编程逻辑控制器）是产线的"中枢神经"，它关注的是整条线的运行逻辑：输送带何时启动、工件是否到位、气缸是否伸出、安全门是否关闭、各工位之间的节拍如何衔接。PLC的强项是离散量逻辑、顺序控制、互锁与安全联锁，它的程序以扫描周期循环执行，输入输出（I/O）状态清晰可查。
FANUC机器人则是产线上的"执行手臂"，它关注的是空间中的运动：从取件点抓取工件、沿指定轨迹搬运、在装配点完成插入、回到等待位。机器人的强项是轨迹规划、姿态控制、精度与重复定位，它的程序以示教点位和运动指令（如J、L、C）为核心。
两者的分工可以概括为：PLC决定"什么时候做、能不能做"，机器人决定"怎么做、做到哪里"。PLC不关心机器人第3轴转了多少度，机器人也不关心输送带电机是否过载——这些信息通过接口在两者之间传递。
二、典型协同场景
在实际产线中，机器人与PLC的协同通常出现在以下几类场景：
- 上下料协同：PLC控制输送带将工件送到指定位置并发出"工件到位"信号，机器人收到后执行抓取，抓取完成回送"取件完成"，PLC再放行下一工件。
- 多工位节拍衔接：机器人依次服务多个工位，PLC负责各工位的夹具开合、定位销伸缩，并按节拍向机器人请求动作。
- 安全联锁：安全门打开、急停按下时，PLC切断机器人使能或触发安全停止，机器人进入保护性停止状态。
- 质量与追溯：机器人完成装配后，PLC采集结果并写入MES或数据库，实现工件级追溯。
这些场景的共同点是：动作由机器人执行，条件由PLC判断，结果由双方共同确认。协同的核心不是"谁指挥谁"，而是"信号在正确的时间点完成握手"。
三、系统组成：从物理层到信息层
一个完整的FANUC机器人与PLC协同生产系统，通常包含以下组成部分：
- 执行层：FANUC机器人本体、末端执行器（夹爪、吸盘、焊枪等）、PLC及其扩展I/O模块、传感器与执行元件（接近开关、气缸、电磁阀）。
- 控制层：机器人控制器（如R-30iB Plus）、PLC CPU（如西门子S7-1200/1500、三菱FX/Q系列）。
- 通信层：机器人I/O板卡、PLC I/O模块、现场总线（PROFINET、EtherNet/IP、CC-Link IE等）或硬接线。
- 信息层：上位机、HMI、MES/SCADA，用于监控、记录和追溯。
其中，通信层是协同开发中最容易出问题的环节。硬接线方式简单可靠，但点数有限、扩展困难；现场总线方式布线简洁、诊断信息丰富，但需要配置GSD文件、IP地址和设备名称。选择哪种方式，取决于产线规模、节拍要求和维护习惯。
四、协同的本质：信号握手与状态确认
把上述组成放在一起看，协同生产系统的运行可以抽象为一组"握手"过程。以最常见的上下料为例：
- PLC检测到工件到位，置位"请求机器人取件"信号；
- 机器人收到请求，判断自身是否在等待位、夹爪是否打开，条件满足则置位"机器人允许取件"；
- PLC收到允许信号后，确认夹具已松开，置位"夹具已打开"；
- 机器人执行取件动作，完成后置位"取件完成"；
- PLC收到完成信号，复位请求，放行输送带进入下一节拍。
这个过程中，任何一个信号缺失或时序错乱，都会导致停机或碰撞。因此，协同开发的重点不是写多复杂的程序，而是把每个握手信号的定义、时序和异常处理约定清楚。在实际项目中，这些约定通常以I/O分配表的形式固定下来，作为机器人和PLC双方编程的共同依据。