2. FANUC机器人多机系统硬件架构
多机协调控制并不是“把几台机器人接到同一个程序里”这么简单，它的硬件基础决定了系统能协调到什么程度、能扩展多少台、安全等级能做到哪一级。理解多机硬件架构，核心是抓住一条主线：机器人本体负责执行，控制柜负责运算与伺服驱动，I/O 模块负责与外围设备交换开关量，通信板卡负责控制器之间及与上位系统的数据交换，安全模块负责把急停、安全门、光栅等信号可靠地切断动力。多机系统与单机系统的差别，主要就体现在这些部件如何“共享”与“互联”上。
一、机器人本体与配置方式
本体选型首先要看负载、臂展和重复定位精度。多机协调中，如果两台机器人要共同搬运一个工件，或一台机器人给另一台机器人上下料，那么它们的工作空间必须存在明确的重叠区，且重叠区内的轨迹要能被协调算法约束。以常见的 R-2000iC/165F 为例，负载 165 kg、臂展约 2650 mm，适合重载搬运；而 M-10iD/12 负载 12 kg、臂展约 1441 mm，适合装配、上下料等精细作业。多机系统里常采用“一大一小”或“两小”组合，前者用于主搬运加辅助定位，后者用于对称工位同步作业。
本体安装方式直接影响协调坐标系。落地安装时，各机器人基座相对地面的位置固定，协调关系可以用各自的世界坐标系描述；倒挂或壁挂时，重力方向与基座方向不一致，负载惯量、制动器配置和协调轨迹的加速度限制都要重新核算。多机协调中，建议把每台机器人的基座位置、安装姿态、工具坐标系（TCP）和用户坐标系在调试前统一记录，作为后续协调标定的基准。
二、控制柜：多机共柜与独立柜的差异
控制柜是硬件架构的中枢。FANUC 常见控制柜包括标准柜（如 R-30iB Plus）、紧凑柜（R-30iB Mate）以及面向多机的机架式控制器。多机系统在控制柜层面有两种典型配置：
- 独立柜配置：每台机器人各配一个控制柜，柜间通过通信板卡（如 Ethernet/IP、PROFINET 或 FANUC 自身的 I/O Link i）交换信号。优点是单台故障不影响其他机器人，调试和维修边界清晰；缺点是柜体占地大、成本高，且柜间同步依赖通信周期，协调精度受网络抖动影响。
- 多机共柜配置：一个控制柜内安装多组伺服放大器、多块 CPU 板或通过多机控制板卡同时驱动多台机器人。优点是共享电源、共享急停回路、同步周期短、协调精度高；缺点是单柜故障会导致整组停机，且柜内散热、电源容量和放大器槽位必须提前核算。
选择共柜还是独立柜，关键看三个指标：协调周期要求（共柜通常可做到更短的同步周期）、停机容忍度（独立柜更适合不能整线停机的场合）和扩展余量（共柜要预留放大器槽位和电源余量）。
三、I/O 模块与通信板卡
I/O 模块分本地 I/O 和远程 I/O。本地 I/O 直接插在控制柜内，响应快，适合急停、安全门、伺服使能等关键信号；远程 I/O 通过总线分布在设备现场，适合夹具、气缸、传感器等数量多但实时性要求相对低的信号。多机系统中，如果两台机器人要共享一个夹具的夹紧/松开信号，建议把该信号接入同一块远程 I/O 站，由协调控制器统一读写，避免两台机器人各自读同一传感器造成逻辑冲突。
通信板卡决定多机之间的数据通道。常见选择包括：Ethernet/IP 用于与 PLC 和上位系统通信；PROFINET 用于欧洲系设备；FANUC I/O Link i 用于控制器与 I/O 设备的高速连接；若需要机器人之间直接交换坐标和状态，还可使用 FANUC 的 Multi-Robot 协调功能配合高速总线。选型时要确认通信周期与协调周期匹配：如果协调任务要求 8 ms 周期，而通信板卡只能做到 16 ms，那么协调精度就会被通信拖累。
四、安全模块与连接方式
安全模块是多机系统的底线。典型配置包括安全 PLC、安全继电器、急停回路、安全门开关、光栅和安全地毯。多机共柜时，所有机器人的急停信号通常串入同一条安全回路，任何一台触发急停，整组动力被切断；独立柜时，每台机器人有独立安全回路，但协调区域内的安全门和光栅需要跨柜串联，确保人员进入重叠工作区时所有相关机器人都停止。
连接方式上，安全信号应使用硬线或安全总线（如 PROFIsafe、CIP Safety），不能与普通 I/O 混用。安全模块的选型要满足所需 PLd 或 SIL2 等级，并保留足够的输入/输出点数用于扩展。调试时，必须逐点验证急停、安全门、光栅的触发效果，确认切断的是伺服动力而非仅暂停程序。
五、选型与连接的实际判断
实际工程中，建议按以下顺序确定硬件架构：先根据工件重量、节拍和重叠区确定本体型号与数量；再根据协调周期和停机容忍度决定共柜还是独立柜；然后核算控制柜的电源容量、放大器槽位和散热；接着分配本地 I/O 与远程 I/O 的点位，把安全信号和关键使能信号放在本地；最后选择通信板卡，确认其周期、协议和最大从站数满足多机数据交换需求。
连接时要注意三个容易出错的点：第一，共柜时多台机器人的伺服动力线要分开走线，避免相互干扰；第二，远程 I/O 的供电要与控制柜电源共地，否则可能出现信号漂移；第三，安全回路的急停触点必须使用强制断开型，不能只用普通常闭触点。调试阶段，先用单机手动模式确认每台机器人动作正常，再切换到协调模式，用低速单步验证重叠区内的互锁和同步关系，最后逐步提升到生产速度。