KUKA KR C5 slim‑2 机器人控制器
产品描述
功率单元壳体严禁私自拆开，内部存在致命高压。
硬件组成
Control Unit 控制单元
mini‑CSP 面板：模式、运行、故障 LED 状态指示灯、软电源按键；
NextGen 系统主板，搭载 microSD 卡（存储机器人配置）、SSD 硬盘；
可选板卡：IFBstd 标准 IO 板、IFBsafe 安全板、IFBsafeext 安全扩展板、KAI 人工智能板、以太网扩展板；
内置散热风扇。
Power Unit 功率单元（KSP‑600）
FCU（电源单元）、SCU（伺服安全控制单元）；
生成直流中间回路母线电压，完成电机、抱闸控制，监控制动模式母线电压。
接口总览
后部接口（XD 系列）
XD1：三相主电源；XD2：24V UPS 供电；XD3：制动电阻；X1003 机柜风扇。
前部接口（分为安全、通讯、IO、电机抱闸四大类）
安全接口：XG58 外部使能 / 附加急停；XG11.1 基础离散安全 IO；XG11.3 安全扩展 IO；XG13.1/XG13.2（SafeOperation 选件）；XG42 参考开关输入；XG11.2 US2 外围接触器控制；
网口 XF1‑XF12：KSI、KLI‑OT、KLI‑IT、Daisy‑chain 级联、KEI EtherCAT、KAI 板 AI 网口；支持 PROFIsafe / CIP‑Safety / FSoE 以太网安全；启用以太网安全之后，XG11、XG13 离散安全接口不再被控制器评估，二选一；
XG12：16 入 / 16 出非安全 IO，可按 8 通道跳线切换高边 / 低边；
XF21：RDC 机械手数据接口；XF21.1：外接 L3EA 外部轴驱动盒；
XD20.1‑XD20.6 电机连接器（A1‑A6 轴）；XD10.1/XD10.2 抱闸连接器；
XG33 快速测量输入 + “Drives ready 驱动就绪” 指示灯输出；
XG19.1 示教器接口。
冷却与用途
风扇风冷散热，进出风口必须保持通畅，禁止封堵；
规定用途：驱动库卡工业机械手，可扩展外部轴；
误用：当作踏台、户外使用、防爆、放射性、地下采矿环境，误用丧失全部质保。
可用选件
US2‑compact 接口板：安全控制外围 24V 负载；
以太网扩展板，扩展多路 RJ45 网口。
安全章节
控制器属于部分完成机械，不可直接投产；系统集成商完成整套风险评估并出具 EC 符合性声明；安全性能 EN ISO 13849‑1 Cat.3 / PL d，PFH＜1×10⁻⁷，设计寿命 20 年；急停、使能开关、安全输出继电器，至少每 12 个月执行一次完整功能测试。
1）停止类别（遵循 EN 60204‑1）
STOP0：立即切断驱动与抱闸电源，STO+SBC 安全扭矩关断；故障场景触发；
STOP1：受控减速停机，停机完成切断驱动电源；急停触发；
STOP2：驱动保持通电，执行静止监控。
2）人员定义
区分系统集成商、操作员、调试维护人员、保洁人员；只有经过专项培训合格人员，允许开展硬件安装调试。
3）工作空间 / 危险区
危险区 = 机械手工作空间 + 机械手 / 外部轴停止距离；
停止距离测试条件：机械手装载实际工具与负载，运行约 1 小时达到工作温度，多次测试 STOP0、STOP1，取最坏工况结果。
4）运行模式
模式 用途 速度规则
T1 手动减速，示教、程序验证 TCP 最大 250 mm/s，超速触发 STOP1，必须按住使能中位
T2 手动高速测试 允许＞250 mm/s，禁止示教编程
AUT 单机自动模式 程序设定速度
AUT‑EXT 上位 PLC 外部自动模式 程序设定速度
禁止程序运行中切换模式，会触发 STOP1 停机。
5）核心安全功能
急停 EMERGENCY STOP
本地急停：smartPAD‑2 示教器急停；拔掉示教器该急停失效；
强制额外配置外部急停；按下执行 STOP1；
支持笔记本 + smartPLUG 作为示教器的特殊工况，该工况必须在笔记本就近配置物理急停。
三位置使能装置
smartPAD‑2 多组三位置使能：松开 → STOP2；完全按死恐慌位 → STOP1；
支持 XG58 外接外部三位置使能开关；
禁止胶带、扎带等物理固定使能开关。
操作员安全（安全门监控）
AUT / AUT‑EXT 模式生效；安全门打开触发 STOP1；
禁止关门自动复位，必须外部确认按钮。
T1 模式速度监控：具备 RDC/TPC 安全位置检测的机器，T1 模式 TCP 250 mm/s 为安全监控；无安全位置检测机型，该监控仅作为设备保护，不属于安全功能。
Startup 启动模式（仅以太网安全模式可用）：T1 模式旁路外部以太网安全信号，用于安全围栏未完工调试；必须隔离危险区，尽量少使用。
附加保护：软件限位、机械硬限位；无驱动能量手动释放抱闸（仅限救援，会损伤抱闸）。
SPOC 单点控制安全：Submit 解释器、PLC、OPC‑UA、远程工具访问机器人；T1/T2 模式需要$SAFETY_MOTION_ENABLE条件；后台禁止改写速度倍率等运动相关变量。
6）作业安全要点
断电之后中间回路电压最高 800 VDC，维修断电拔电源线，必须等待至少 5 分钟放电；执行电气安全 5 步法；全程 ESD 防静电。
新程序、修改后程序、仿真导出程序，实体机必须优先 T1 模式测试。
维护维修必须断电上锁挂牌；带电操作仅限 T1 模式，急停必须保持可用。
安全验收：初次投运、硬件 / 安全 ID 修改后，必须完成安全验收并留存书面记录。
制动器测试：可执行抱闸测试，评估抱闸磨损；风险评估后可停用。
外围器件：安全 IO 故障恢复自动复位，存在外围设备自动重启风险，集成商需要采取抑制措施。
7）引用标准
机械指令 2006/42/EU，EMC 指令 2014/30/EU，EN ISO 13849‑1/2，ISO 10218‑1，EN 60204‑1，NFPA79、UL 北美系列标准。
技术数据
基础参数
项目 参数
最大伺服轴 本体 6 轴；外接 L3EA 驱动盒扩展外部轴
控制器模块重量 约 18 kg
本体防护等级 IP20（装入柜体后整机 IP54）
噪音 ＜71 dB(A)
供电 三相 AC380‑480 V ±10%；50‑60Hz；5kVA；必须 TN 接地中性电网
漏电流 ≤150 mA；进线熔断器最小 3×10A 慢熔，最大 3×16A 慢熔
环境温度 运行‑5~+45℃；存储‑20~+40℃；拆电池‑20~+70℃，无凝露
海拔 ≤2000 m 不降功率；2000‑3000 m 每升高 1000 m 降容 5%；无自动降容，需人工干预
振动冲击 运行 0.5g 持续振动，冲击 2g；运输冲击 10g（11ms 半正弦波）
安全 IO 电气规格
安全输出：最大 30 V，电流 10‑500 mA；线缆最长 50 m；20 年设计寿命最大 950 万次切换，到期更换模块；
安全输入：5‑11 V 是未定义过渡区间；≤5 V 断开，≥11 V 导通；双通道 TA‑A/TA‑B 交替 600µs 脉冲故障检测；仅允许接无源浮置触点。
机械与铭牌
控制器模块尺寸 422.4 × 400 × 186.5 mm；
铭牌、高压警示、二维码 KUKA Xpert 链接标签严禁撕除；
REACH 法规 SVHC 物质查询 KUKA Xpert。
系统规划
EMC 电磁兼容：EN55011 A 类 1 组工业设备；全部外部通讯线缆必须使用屏蔽电缆，屏蔽层大面积接地。
安装条件
模块必须滑入 KR C5 compactcab /smallsizecab 机柜导轨；
控制器本体 IP20，不能裸机工业使用；导电粉尘、凝露环境必须 IP54 及以上柜体；
进出风口保持通畅；PE 等电位连接，机械手‑控制器、控制器‑厂区总 PE 排必须可靠接地。
线缆敷设
固定布线弯曲半径≥3‑5 倍线缆外径；拖链内≥7‑10 倍线缆外径；
电机动力线缆和信号数据线分开布线；
更换 XF21 RDC 数据电缆之后，全部轴必须重新执行 mastering 标定；
电机插头需要配置编码销，防止错插。
接口详细规划重点
XD2 UPS 接口：必须外接 24V UPS 电源；无 UPS 运行会发生位置、配置数据丢失，禁止无 UPS 上电运行；断电初期最大 6.5A，关机阶段最大 4A；
安全接口 XG11.1、XG58、XG11.3、XG13 全部禁止热插拔，只能断电状态插拔；
XG12 普通 IO，8 通道一组跳线切换高边 / 低边模式；供电 XD12 为外部 24V PELV；
网口：KSI 服务口严禁接入企业局域网；KLI‑OT 用于 PLC 现场总线；KLI‑IT 用于 OPC‑UA、备份云监控；KEI 支持 EtherCAT/FSoE；Daisy‑chain 用于多机器人 RoboTeam 级联；
XG33 快速测量输入，可外接传感器，同时可接 Drives‑Ready 就绪指示灯；
以太网安全（PROFIsafe / CIP‑Safety / FSoE）启用，所有 XG11/XG13 离散安全 IO 不再参与安全评估，硬件接线仍然保留，但是逻辑失效；
安全性能：PFH＜1e‑7；Cat.3 PL d；前提条件：每年全套安全功能测试。
运输
全部线缆拔掉，盖板闭合，水平放置手推车转运；做好防跌落固定，避免冲击振动；
禁止野蛮摔落；不允许悬挂吊运控制器模块。
开机与重新投运
完整投运流程
目视检查控制器、机械手，确认柜内无冷凝；
将控制器滑入机柜导轨并锁止；背板 XD1/XD2/XD3 自动对接机柜背板；
完成机械手‑控制柜 PE 等电位接地，控制柜接厂区保护地；
敷设电机线缆、XF21 RDC 机械手数据线缆，安装编码销；线缆应力释放，避免拉扯；
断电状态插接安全接口 XG11.1/XG58；连接示教器 XG19.1；
确认机柜 UPS 电池保护插头恢复；
硬件变更（更换板卡、硬盘），必须使用 iiQWorks.Sim 重新生成并下载项目配置；同型号硬件直接互换；
按需启用 Startup 启动模式；确认危险区无人，安全防护全部就位；合上机柜主开关上电；
启动顺序：恢复 U 盘 → 外置硬盘 → 内置 SSD；识别外置硬盘会禁用内置 SSD；
软件调试：机器数据校验、无负载标定、带负载标定、TCP 工具标定、负载录入、软件限位设置、AUT‑EXT 外部自动接口配置。
运行
软电源按键：短按执行系统正常关机；长按≥5 秒强制硬断电（尽量避免，存在损坏系统风险）；
整机断电操作：机柜主开关断开并上锁挂牌。
维护
断电拔掉电源线，强制等待至少 5 分钟中间回路放电；全程 ESD 防静电；禁止压缩空气、喷水清洗。
维护周期
每 12 个月
全部急停、全部使能开关完整功能测试（恐慌位按压 3 秒停机测试）；
Drives‑ready 就绪指示灯功能测试；
IFBsafe / IFBsafeext 安全输出继电器测试；
视污染程度：清理散热鳍片、风扇；
10 年：更换主板 CR2032 纽扣电池。
维修安全硬性规定
断电上锁挂牌，断开进线电源；等待 5 分钟放电；执行电气安全 5 步法；ESD 防护；
电机、功率单元断电之后依然存在高压；
维修后必须执行全套安全功能验收测试。
维修
只有本手册描述项目允许现场维修；其余维修必须库卡培训人员；必须使用 KUKA 原装备件。 统一前置安全流程：断电 → 拔电源线 → 等待 5 分钟放电 → ESD 防护；需要将控制器整体从机柜导轨抽出之后维修。
可现场更换部件清单：
系统主板纽扣电池 CR2032（更换后 BIOS 重新设置系统日期时间）；
接口板刀片式熔断器；
mini‑CSP 面板 CSP 通讯线缆；
IFBsafe 安全接口板；
IFBsafeext 安全扩展接口板；
IFBstd 标准接口板；
NextGen 系统主板；
KAI 人工智能板；
功率单元与系统主板连接板；
散热风扇模块；
整套 Power Unit 功率单元（更换需要拆卸全部上层板卡）；
US2‑compact 选件板、以太网扩展选件板。
维修完成回装机柜之后，上电，执行安全功能验收测试。
故障排查
mini‑CSP 面板 LED 故障代码、系统主板硬件故障 LED；
KR C5 恢复镜像：制作恢复 U 盘，系统恢复操作流程。
停用、存储、报废处置
选件
