西門子S7-1200 控制器與ABB IRB120 工業(yè)機(jī)器人的TCP 通信研究

程 偉

（蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 太倉(cāng) 215411）

引言

智能制造單元系統(tǒng)集成應(yīng)用平臺(tái)以汽車行業(yè)的輪轂為產(chǎn)品對(duì)象，由總控、倉(cāng)儲(chǔ)、工具、打磨、加工、檢測(cè)、執(zhí)行、分揀等8 個(gè)單元組成，安裝在伺服驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)軌上的ABBIRB120 工業(yè)機(jī)器人抓取汽車輪轂?zāi)Ｐ停鶕?jù)工作站流程系統(tǒng)要求，執(zhí)行不同的相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作[1]。設(shè)備使用了3 只西門子S7-1 200 CPU1212C DC/DC/DC控制器，三只PLC 之間可以使用西門子S7 單邊通信進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[2]。工業(yè)機(jī)器人控制柜使用ABB 標(biāo)準(zhǔn)I/O 板，例如：DSQC651，對(duì)氣動(dòng)控制閥進(jìn)行控制。如果需要PLC 與工業(yè)機(jī)器人之間傳輸更多的數(shù)據(jù)，就需要選擇通信的方式，本次測(cè)試使用TCP 以太網(wǎng)通信。

1 PLC 控制器的配置

1）硬件連接。PLC 的IP 地址設(shè)定為：192.168.0.2，使用網(wǎng)線連接到工業(yè)機(jī)器人控制柜的X2 服務(wù)端口（連接PC），工業(yè)機(jī)器人的IP 地址設(shè)置為：192.168.0.100。

2）開放式用戶通信指令。使用發(fā)送并建立連接指令TSEND_C、接收數(shù)據(jù)指令TRCV，如圖1 所示。發(fā)送并建立連接指令TSEND_C，每秒鐘觸發(fā)一次，將DB200 的256 byses 數(shù)據(jù)發(fā)送給工業(yè)機(jī)器人[3]。接收數(shù)據(jù)指令TRCV，接收來(lái)自工業(yè)機(jī)器人的數(shù)據(jù)，并保存到DB201 的256 byses 數(shù)據(jù)，將ADHOC 設(shè)定為1以接收不定長(zhǎng)數(shù)據(jù)[4]。

3）在TSEND_C 指令的組態(tài)中，設(shè)置連接參數(shù)，如圖2 所示。本地設(shè)定為PLC，連接類型設(shè)定為TCP，本地端口的默認(rèn)值為2 000，本文設(shè)置為2020。伙伴設(shè)定為“未指定”，輸入工業(yè)機(jī)器人的IP 地址192.168.0.100，并設(shè)定為伙伴（工業(yè)機(jī)器人）主動(dòng)建立連接。

4）PLC 發(fā)送給Robot 的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)塊編號(hào)為DB200，數(shù)據(jù)塊屬性中取消“優(yōu)化的塊訪問(wèn)”，定義了長(zhǎng)度256 個(gè)無(wú)符號(hào)短整數(shù)類型的數(shù)組。DB200 的配置，如圖3 所示。

5）PLC 接收Robot 的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)塊編號(hào)為DB201，屬性中取消“優(yōu)化的塊訪問(wèn)”，定義了長(zhǎng)度256 個(gè)無(wú)符號(hào)短整數(shù)類型的數(shù)組。DB201 的配置，如圖4 所示。

6）使用數(shù)據(jù)塊比變量表更方便監(jiān)控。使用數(shù)據(jù)塊，可以更方便對(duì)變量進(jìn)行監(jiān)控，方便數(shù)據(jù)修改，方便了程序的調(diào)試。如果在變量表中新建內(nèi)部存儲(chǔ)器變量M，在線調(diào)試時(shí)變量表只能監(jiān)視，還需要在監(jiān)控表中添加變量后，才可以對(duì)變量進(jìn)行監(jiān)控和修改變量的數(shù)值。

2 工業(yè)機(jī)器人的配置

1）硬件配置。工業(yè)機(jī)器人控制柜安裝的ABB 標(biāo)準(zhǔn)I/O 板，例如：DSQC651，DSQC651 板可以連接8 個(gè)數(shù)字輸入信號(hào)、8 個(gè)數(shù)字輸出和2 個(gè)模擬輸出信號(hào)。本文使用的工業(yè)機(jī)器人控制柜沒有PROFINET 接口，無(wú)法進(jìn)行PROFINET 通信。所以使用網(wǎng)線連接到X2接口，PLC 與工業(yè)機(jī)器人使用TCP 通信。

2）通信程序，如圖5 所示。已新建Socket 套字節(jié)soc1，首先使用SocketClose 指令，關(guān)閉套接字。再使用SocketCreate 指令，創(chuàng)建新套接字。SocketConnect 指令，連接遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，連接到相應(yīng)IP 地址和端口的PLC 控制器[5]。

3）定時(shí)中斷。ITimer 指令，定時(shí)中斷指令，設(shè)定為每秒鐘執(zhí)行一次中斷int1。CONNECT 指令，將中斷與軟中斷程序相連，將中斷int1 與中斷程序sr 相連接。

4）中斷錯(cuò)誤的處理。IError 中斷錯(cuò)誤指令，使用TYPE_ALL 指定任意類型，執(zhí)行中斷int2。CONNECT指令，將中斷與軟中斷程序相連，將中斷int2 與中斷程序err 相連接。中斷程序err 將重新連接中斷，以恢復(fù)定時(shí)中斷程序。

5）中斷程序sr，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，如圖6 所示。發(fā)送數(shù)據(jù)SocketSend 指令，向遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，工業(yè)機(jī)器人發(fā)送給PLC 數(shù)據(jù)，256 字節(jié)的數(shù)組ap。接收數(shù)據(jù)SocketReceive 指令，接收來(lái)自遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)，工業(yè)機(jī)器人接收PLC 數(shù)據(jù)，256 字節(jié)的數(shù)組pa。

6）中斷錯(cuò)誤處理程序err，如圖7 所示。工業(yè)機(jī)器人在手動(dòng)模式調(diào)試時(shí)，當(dāng)使能開關(guān)松開時(shí)，將發(fā)生定時(shí)中斷錯(cuò)誤，需要重新觸發(fā)定時(shí)中斷以恢復(fù)通信。當(dāng)發(fā)生中斷錯(cuò)誤時(shí)，執(zhí)行中斷程序err，首先使用IDelete指令，取消中斷，取消中斷int1。然后重新建立連接，重新觸發(fā)定時(shí)中斷，通信恢復(fù)正常。

3 結(jié)語(yǔ)

PLC 可以與工業(yè)機(jī)器人控制柜X2 接口（PC）、X6接口（WAN）進(jìn)行TCP 通信，連接X2 接口（PC）更方便一下，如果連接到X6 接口（WAN）還需要重啟工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)完成IP 地址設(shè)定。PLC 使用TCP 開放式用戶通信，工業(yè)機(jī)器人主動(dòng)建立連接，工業(yè)機(jī)器人使用定時(shí)中斷來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。如果工業(yè)機(jī)器人控制柜安裝有PROFINET 接口，可以在西門子TIA Portal 博途軟件中安裝相應(yīng)的GSD 文件，實(shí)現(xiàn)PLC 與工業(yè)機(jī)器人的PROFINET 通信。