基于西門子PLC S7-1200與ABB IBR120柔性控制系統(tǒng)的設計

1 引言

IRB-120 是一種ABB 生產(chǎn)的機器人，高度凝結(jié)了ABB 機器人技術(shù)的特點和技能。其質(zhì)量僅為25 kg 公斤，結(jié)構(gòu)設計小巧，幾乎可以放置在所有位置，包括工作站內(nèi)、機器人上方，或生產(chǎn)線上其他機械設備的近側(cè)。由于IRB-120 內(nèi)裝有輕型鋁合金的發(fā)電機，設計精巧、動力強大，能實現(xiàn)機器人技術(shù)的加速運轉(zhuǎn)，在所有使用中均可實現(xiàn)良好的精確性和敏捷性。它搭載的最佳“拍檔”是IRC5 緊湊型手柄，將以往主流裝備“專享”的高精度和運動功能，帶入了更廣泛的使用空間^[1]。

S7-1200 是西門子集團最近發(fā)布的小型智能便捷新型PLC，象征著下一批PLC 的開發(fā)走向。便捷的太網(wǎng)端口、支持與PC 和人機界面以及從站其它PLC 設備之間的直接通訊。該PLC 的以太網(wǎng)采用了主流高效簡便的企業(yè)現(xiàn)場總線及Profi net 技術(shù)，西門子S7-1200也能與其他采用Profi net 通信協(xié)議的計算機進行企業(yè)現(xiàn)場通信。本文詳細介紹S7-1200 和ABB 機器人之間的Profi net 的通訊配置。

2   系統(tǒng)配置

系統(tǒng)由工業(yè)機器人、人工智能控制器、工業(yè)機器人示教單元、可編程序控制器、電腦主機，交換機等組成，整個生產(chǎn)流程如圖1 所示。主要用到的設備如下。

1）PLC 控制器: 西門子1214C DC/DC/DC (6ES7214-1AG40-0XB0) 數(shù)字量模塊SM1223 DI8/DO8DC。

2）機器人:ABB IRB12024V 單路輸出10 W 帶頻閃光源控制器。

3）IRC5 緊湊型機器人控制器, 它結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、功能全面齊全^[2]。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3   系統(tǒng)組態(tài)

在系統(tǒng)組態(tài)前, 先要從ABB 的機器人官網(wǎng)中下載GSD 文檔或者從供應商那里索取，然后選中左側(cè)的PLC，再敲擊系統(tǒng)菜單中的“設置”，選中“管理通用站描述文檔(GSD)”，接著選中了電腦中的GSD 文檔，再單擊安裝就進行了對GSD 文檔的配置。之后在Profi net 中就可以找到對應的GSD 文件了，選中拖拽到主窗口，進行網(wǎng)絡連接，就完成了Profinet 通訊組態(tài)^[3]，如圖2 所示。

圖2 VIA設備組態(tài)圖

3.1 PLC 設備的添加

先啟動在計算機上安裝了TIA Portal V14 的應用軟件后，在菜單上選中“建立新工程項目”，自定義工程項目命名和存儲途徑。在軟件的左下角單擊“項目管理視圖”，就可以進入到所建立的工程項目了。單擊左上角項目管理樹中的“增加新機械設備”，在控制臺上使用SAMTIC S7-1200 的CPU 1215C DC/DC/DC(6ES7215-1AG40-0XB0)， 就可以選定V4.2， 接著單擊確定按鈕進行新PLC 機械設備項的增加。啟動“設備和網(wǎng)絡”，雙擊PLC 上面的綠色網(wǎng)孔，在“常規(guī)”目錄下選取“以太網(wǎng)IP 地址”，改變ip 網(wǎng)址為“192.168.0.1”，子網(wǎng)掩碼為“255.255.255.0”。

3.2 機器人通信模塊的建立和設置

ABB 機器人與西門子PLC 之間使用以太網(wǎng)交換數(shù)據(jù)時，由于anybus 通訊模塊是二者間交流的必需的固件，而在TIA Portal V14 軟件中默認沒有這種固件，所以，就必須在項目管理中增加這種固件。具體過程如下，首先選擇項目管理表單中的“設置”然后選擇“管理通用站描述文檔(GSD)”，在電腦中看到預先選擇好的anybus GSD 文檔( 可上網(wǎng)使用), 就能夠設置此文檔。單擊“網(wǎng)路查看”，在右邊的硬件目錄搜索“RTStandard”，找出RT Standard 模塊并將它拖放入網(wǎng)路查看中，并命名為anybus，接著把anybus 與PLC 的網(wǎng)孔鏈接在一起，這樣就建立起ABB 和PLC 的網(wǎng)絡通信。選中anybus 通訊模塊，單擊最右側(cè)硬件目錄表的“模塊”，選中“Input/Output modules”，按照本站的要求，確定Input/Output 的通訊字節(jié)長為001 byte。此時，如果選用了anybus模塊，在常規(guī)屬性中即可發(fā)現(xiàn)在PLC中的輸入、輸出線的位置均為68。

4   西門子PLC與ABB機器人的通訊設置

要讓西門子PLC-1200 和ABB 工業(yè)機器人能通訊工作，Profinet 協(xié)議都需要進行設置, 只有做出相應正確的配置，才能正常工作。要實現(xiàn)對PLC 中Profinet 協(xié)議的配置，首先打開博途軟件，需要對Profinet 的IO 地址和IP 地址都需要進行設置，并根據(jù)需要修改Profinet的設備名稱，具體設置流程如圖3 所示。

圖3 PLC的PROFINET通訊配置流程

ABB 工業(yè)機器人的PROFINET 網(wǎng)絡設置，主要使用示教器上的設置來實現(xiàn)。在安裝前，首先要測試該機器人是不是安裝了888-3 PROFINET Device 軟件，還需要有888-2 和840-3 選項，如具備這些條件，就可以通過圖4 來完成對PROFINET 通訊模塊的設置。

圖4 ABB工業(yè)機器人PROFINET通訊設置流程

5   結(jié)束語

PROFINET 是新一代采用了工業(yè)以太網(wǎng)設計的企業(yè)自動化總線標準, 由于其卓越的特性, 在企業(yè)信息化方面的使用也非常普遍。本文中對只講述了西門子PLC1200 系列和ABB 工業(yè)機器人的PROFINET 的通訊配置方式進行了總結(jié), 但實際上在如實時以太網(wǎng)、運動控制系統(tǒng)、布置式智能化、故障保險和網(wǎng)絡安全等當前自動化應用領(lǐng)域的中也有廣泛運用。

參考文獻：

[1] 廖常初.S7-1200 PLC編程及應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.

[2] 周文軍.工業(yè)機器人工作站系統(tǒng)集成[M].北京:高等教育出版社,2018.

[3] 宋欣欣,徐教禮,李盛,等.基于PLC的白車身焊接機器人控制分析[J].中外企業(yè)家,2019(7):141.

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年1月期）