OPC技術在多工業機器人聯動控制中的應用

葉運先

廣東省海洋工程職業技術學校，廣東 廣州 510320

要想利用控制工業活動所使用的軟件達到通信目的，只有通過研發自定義接口的方法。直至OPC這項技術的問世，并將這一技術使用到工業控制中后，研發人員只需提供統一的接口程序，同時根據OPC技術的有關數據通信協議，就可以實現數據通信這一目標。

1 工業機器人

本文選取三臺ER20-C10型號的六軸工業機器人作為研究對象，每臺機器人具備的負重能力是20kg，其使用的控制系統是Austria公司研發的KEBA控制系統，以及PLC產品使用的硬件設備，它們分屬于存在差異的不同生產廠家，兩個機器人之間以及機器人和PLC200之間全部無法直接進行通信聯系。使用OPC技術，在Windows XP Professional SP2工作環境中，利用Microsoft Visual C++2006這一電腦開發工具，對客戶端位置的程序進行編寫，隨后在開展研究工作的對象機器人以及PLC200當中，對其內部數據進行獲取以及傳輸，實現兩個機器人之間進行聯動控制以及機器人和PLC200之間進行即時通信的目標[1]。

2 數據儲存讀取的標準

OPC對數據進行儲存以及讀取的標準屬于OPC標準中的一個核心部分，主要是對工作現場設備獲得的在線數據實施儲存以及讀取。標準內提到：一個OPC的客戶端程序能夠與一個甚至多個不同的OPC服務器商家進行連接，另外，多個不同的OPC客戶端程序同樣能夠與單一的OPC服務器進行連接，見圖1。

圖1 OPC的客戶端和服務器之間存在的關聯

客戶端程序和OPC服務器二者進行的連接以及通信工作，經過兩種類型的接口最終完成。第一種是專項定制的接口，第二種是自動化形式的接口。專項定制的接口主要用到使用C++這一計算機語言當中的應用開發程序，是要求相關的服務商一定要提供的內容；而自動化形式的接口主要用到使用VB、C#、Delphi等編程過程中使用的語言，它們在實際應用的開發程序中可以進行選擇，見圖2。

圖2 經典的OPC架構示意圖

OPC數據存儲服務器中主要涵蓋了OPC Server（服務器當中的對象）、OPC Group（組對象）以及OPC Item（項對象）三個部分。其中，OPC Server對于服務器中的相關信息內容進行維護，同時擔任OPC Group的包容器，能夠以動態的形式對OPC Group進行建立以及釋放；OPC Group僅對自身的有關信息進行維護，提供包容以及邏輯組織的OPC機制。將其劃分成兩個組別，分別是公共組以及私有組，其中公共組使用到對大量不同的客戶程序端進行共享，而私有組則只是用到單一的客戶程序端。OPC項代表與OPC服務器內部的數據進行連接，客戶端程序經過OPC Group，完成對OPC項開展的訪問工作，以實現獲取信號變量的數值（Value）、數據的具體類型（Type）以及達到的品質（Quality）等信息[2]。

3 詳細實現步驟

3.1 OPC服務器的組態

3.1.1 對PC站進行配置

對機器人所有區域開展的硬件連接工作結束以后，將Station Configurator Editor打開，在進行配置工作的界面一號槽中加入OPC Server，在三號槽中加入CP5611卡，同時在它的屬性對話框內將FROFIBUS參數輸入進去，站點地址是3，協議的類型是DP，輸送速度設置成1.5Mbps。上述提到的配置工作全部結束之后，將PC站中的Station Name命名成“PC”。

3.1.2 STEP7中的組態PC站

建立一個全新的Simatic PC Station，將一個PC站插入其中，其命名是最初對PC站進行配置操作的Station Name“PC”。在硬件區域的目錄窗口中，組態和進行安裝操作的硬件要和SIMATIC NET軟件版本相同，插槽結構和Station Configurator Editor內部的配置相同。把CP5611設置成DP的主要站點，根據順序加入西門子生產的EM277模塊以及本文研究對象——三臺工業機器人中的通信模塊FM265/A，將其當作DP的從站，對與之對應的參數進行設置，同時實施編譯以及存儲操作。將NetPro打開，對PROFIBUS-DP網絡進行組態，設立與之對應的站點地址以及傳輸率等參數，同時開展編譯以及存儲工作。

3.1.3 控制面板

打開控制面板，將“Set PG/PC Interface”窗口打開，選取“CP5611（PROFIBUS）＜Active＞”，確認開展的編譯存儲工作未出現漏洞以后，把最后的額正確組態信息下載到PC站內，完成OPC中的服務器涉及的組態工作。

3.2 對客戶端程序展開設計工作

客戶端程序開展的工作是在OPC服務器中，讀取連接展臺前方位置的按鈕狀態數據源的項的對象數值，以此實現對機器人所處狀態的判斷。隨后經過對OPC服務器實施編寫操作，把開啟這一命令數值傳輸至與之對應的對象，對文中所述對象機器人以及數控回轉臺的開啟工作進行控制，之后工業智能化機器人就能夠跟著音樂，完成一系列活動流程。如圖3所示。

圖3 程序的具體工作流程示意圖

3.2.1 兩個工業機器人之間開展聯動控制

文中所述對象機器人能夠最終運行，其中開展編程工作的是機器人自身安裝的示教盒，這一部件最終讓機器人實現了示范教學。為了確保在工作過程中不會出現相互干擾的問題，實現聯動控制這一目的，應將所有工業機器人供給的輸入進去的3個字節以及輸出的最后變量（4個字節），添加成OPC服務器當中的OPC Item。

3.2.2 機器人和數控回轉臺二者之間實現聯動控制

若是機器人運行到某一部分操作期間，需要與數控回轉臺進行聯合運行，這時機器人會輸出相應的一些變量數值，傳輸到OPC服務器中對應的OPC Item，等到客戶端程序將這一數值讀取以后，將OPC服務器內部的PLC200相應的OPC Item填寫到命令數值上，對應的PLC程序實現調用，對數控回轉臺進行控制，讓其在-45°～+45°這一區間中進行旋轉運行。通過將OPC技術應用到機器人和數控回轉臺中，最終讓這二者之間開展的聯動控制操作得以實現。

4 程序設計以及某些代碼

4.1 對COM控件進行初始化處理，對OPCG和OPC Item進行注冊

HRESULT rl;//使用到對返回函數得出的結果進行調用

Rl=CoInitialize（NULL）

Rl=CISIDFromProgID（L“IPC.SimaticNET”，＆clsid）;

Rl=CoCreateInstance（clsid，NULL，CLSC TX_LOCAL_SERVER，IID_IOPCS-erver，（void**）＆m_pIOPCServer）；//建立OPCserver的實例對象，獲取IOPCServer這一接口的指針m_ pIOPCServer

上述工作完成之后，接著是加入名稱為“grp1”的OPC Group。按照項目提出的相關要求，將27個OPC Item加入進去。注意SLAVE008內部的OPC項屬于組態PLC200當中的變量，這部分變量是獨立對組態PLC200進行PLC程序的編寫工作。另外，SLAVE004、SLAVE005以及SLAVE006這第三個部分的OPC項，分別是對機器人的頭部、右手以及左手部位的變量進行供給[2]。把27個OPC項添加到組態當中，為OPCGroup的OPC Group定義同步開展讀寫操作的接口。

4.2 同步對數據進行讀寫操作

讀取數據之后，將其保存在pItemValue制定的保存空間之中，同時同步寫入到values數據中。

4.3 釋放對象

首先是對數據項進行移除操作，其次是對組進行移除操作，最后是對服務器進行釋放操作等。

經過上述整個流程工作的開展，將客戶端程序經過OPC服務器和文中所述工業機器人，以及數控回轉臺三者之間實施的通訊工作設置成功。按照該項目實際開展的情況展開邏輯控制，完成了對智能化的工業機器人實施控制的這一功能。目前經過OPC技術進行改造的這一機器人已經進行過展示，并且其系統的實際運行情況較優。

5 結語

現在國內工業機器人領域的發展速度飛快，使用的范圍不斷擴大。本文以OPC技術為基礎，不僅完成對三個工業機器人之間開展的聯動控制工作，同時還實現了工業機器人和PLC200二者之間的實時通信功能。借助于OPC技術實現了這一類型機器人使用方式的擴展，同時對這類工業機器人在其他行業的使用提供了參考。