林景山

关键词：ABB机器人；西门子S7-1200；数据传输；TCP/IP；配置

中图分类号：TN915.04 文献标识码：A

0引言

在智能制造、工业4.0的产业背景下，工业生产现场各生产设备之间要实现信息的交换互通，才能构成一个协调的整体，完成相应的生产任务。本文依托的智能制造单元系统集成应用平台，是以汽车轮毂零件生产加工为实践对象的实训平台。平台由总控、执行、工具、数控加工、打磨、检测、分拣、仓储等8个模块组成。在该平台上可以实现机器人相应的工作任务：执行单元沿第七轴移动，工具单元取放工具，仓储单元取放轮毂零件，检测单元做视觉检测处理，数控加工单元完成机床上下料和轮毂零件的数控加工，打磨单元完成轮毂表面的打磨加工，分拣单元完成轮毂的分拣和上料。平台带有3个西门子S7-1200 CPU 1212C DC/DC/DC控制器，其中PLC 1作为主控制器，连接各模块的电气元件以及接收和反馈机器人信号，PLC 3控制机器人第七轴的移动。在应用中根据实际需要，把ABB机器人作为整个生产流程的主控，通过各个模块间的信号交互，实现汽车轮毂零件的智能化生产。其中，ABB機器人、PLC（可编程逻辑控制器）、机器视觉之间要进行大量的数据传输，三者之间如何实现信息稳定、有效互通是本文重点介绍的内容。

1数据传输方式的选择

实现ABB机器人与西门子S7-1200 PLC之间数据的正常传输，通常有3种方式：I/O连接传输方式、Profinet通信传输方式、TCP/IP通信传输方式。I/O连接传输方式实时性好、稳定性强、通信简单直观，但连接费时、场地大、后期维护麻烦，更重要的是数据传输容量小，适用于数据传输量小、实时性要求高的项目。Profinet通信传输方式实时性好，数据传输量比I/O连接传输方式大，通过网线传输接线简单易维护，但硬件要求高，适用于具备Profinet通信功能且实时性要求高的项目。TCP/IP通信传输方式数据传输量大、接线简单易维护、硬件要求简单，特别适用于数据传输量大且实时性要求不高的项目。

本项目中，ABB机器人要与外界设备进行大量的数据交换，根据应用情况采用了不同的通信方式。

（1）与第七轴控制器PLC 3通信用I/O连接传输方式。

（2）与下位控制器PLC 1之间有两种通信方式：①下发指令与接收PLC 1反馈信号，因为数据传输量小、实时性要求高，采用I/O连接传输方式，但需要在机器人上配置基于DeviceNet的扩展I/O模块；②轮毂信息传输，因数据量大和对实时性要求不高，选用TCP/IP通信传输方式。

（3）与机器视觉系统通信采用TCP/IP通信传输方式。

2硬件配置

硬件选用：ABB机器人IRB120（系统要安装616-1 PC interface选项），TP-LINK的8口交换机，控制器是S7-1200 CPU 1212C DC/DC/DC，机器视觉系统采用欧姆龙FH-L550型号控制器。

上述设备之间的以太网连接：ABB机器人的WAN口、机器视觉系统的Ethemet口、PLC的Profinet网口都直连交换机，并采用相同网段。本项目采用192.168.0网段，具体网络连接如图1所示。

3参数配置

3.1 PLC参数配置

本项目PLC采用西门子S7-1200系列，在西门子博途编程软件里，创建tong函数块，在函数块里调用两个开放式通信指令，发送指令TSEND C与接收指令TRCV C，如图2所示。

当机器人发送数据过来，TRCV C执行完成，输出DONE端的Zl为1时，接通TSEND C指令。“TX”.RB变量是PLC用来存储ABB机器人发送过来的数据，“TX”.PB变量是PLC用来存储发送给机器人的数据，两个变量均为数组类型，分别存储200个byte类型数据。将ADHOC设定为1，以接收不定长度数据。指令组态如图3所示。本地端点选PLC 1，网址是192.168.0.1，本地端口号采用2000。伙伴是机器人，网址是192.168.0.100，本项目是机器人主动建立连接。

3.2 ABB机器人参数配置

机器人与PLC、机器视觉的通信参数配置步骤如下：由机器人示教器菜单进入，选控制面板—配置—主题（选Communication）—IP Setting—添加名称为TX的通信，网址设为192.168.0.100，如果通信网口用WAN口，就选WAN口，如图4所示。

4机器人通信程序编写

本项目中ABB机器人需要分别与PLC和机器视觉实现通信，但同一个时间段内只能连接一个，所以需创建机器人与PLC通信程序lj、中断程序zd、中断开关程序zdkg和机器人与机器视觉通信程序jc。另外需分别创建能存储200个byte类型数据的数组变量send（发送数据变量）和recv（接收数据变量），两种数组变量与PLC处的传输数据大小、类型一致。

4.1机器人与PLC通信程序

机器人在开始运行时，首先要执行lj程序，用来与PLC建立连接，并且每隔0.2 s连接一次zd程序。zd程序用来向PLC定时发送和接收数据，当与PLC通信连接发生错误（ERROR）时，执行zdkg2和zdkg1程序，再执行TRYNEXT（故障处理指令）语句来尝试重新连接。通过以上3个程序机器人实现每隔0.2 s定时向PLC发送和接收数据。具体程序如图5所示。

ITimer是定时中断指令，设定为每隔0.2s执行一次intnol中断。CONNECT指令将intnol与中断程序zd相连。SocketCreate指令用来连接相应的IP地址。ISleep指令解除一个中断。IWatch指令激活一个中断。

4.2机器人与机器视觉通信程序

本项目中，机器人需要与机器视觉通信，其通信采用无协议TCP方式。机器人执行jc程序，该程序里先执行zdkg 2指令，该条指令实现ISleepintnol解除中断intnol，SocketClose sockitl关闭套接字1，也就是暂时断开机器人与PLC的连接。jc程序的zdkg2指令执行后，连接套接字2，当数据传输结束后再关闭套接字sockit2。最后执行jc程序的zdkg1，重新连接套接字1，IWatch intnol激活中断。具体程序如图6所示。

5结语

采用TCP/IP通信传输方式，给工程带来了很多便利，在项目中不需要配置额外的I/O硬件。另外，相较于Profinet通信传输方式，TCP/IP通信传输方式虽然在实时性上稍差，但却在大容量数据传输上有着明显优势。本项目中，机器人采用一根网线通过交换机分别与多个现场设备（如工业相机、PLC等）实现通信，数据传输稳定，接线简单，故值得推荐应用。