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

張占軍

摘要：介紹了S7-1200（CPU1214C）和ABB IBR120工業(yè)機(jī)器人的組態(tài)和通訊配置，重點(diǎn)介紹了PLC和ABB機(jī)器人之間的Profinet的通訊配置，包括GSD文件的導(dǎo)入，項(xiàng)目中的具體配置，都做詳細(xì)的的說明。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人；通訊配置；組態(tài)；S7-1200；Profinet

1引言

IRB-120是一種 ABB 生產(chǎn)的機(jī)器人，高度凝結(jié)了 ABB 機(jī)器人技術(shù)的特點(diǎn)和技能。其質(zhì)量僅為25 kg 公斤，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小巧，幾乎可以放置在所有位置，包括工作站內(nèi)、機(jī)器人上方，或生產(chǎn)線上其他機(jī)械設(shè)備的近側(cè)。由于 IRB-120內(nèi)裝有輕型鋁合金的發(fā)電機(jī)，設(shè)計(jì)精巧、動力強(qiáng)大，能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人技術(shù)的加速運(yùn)轉(zhuǎn)，在所有使用中均可實(shí)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(yùn)動功能，帶入了更廣泛的使用空間[1]。

S7-1200是西門子集團(tuán)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(jī)界面以及從站其它 PLC 設(shè)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Profinet技術(shù)，西門子 S7-1200也能與其他采用Profinet通信協(xié)議的計(jì)算機(jī)進(jìn)行企業(yè)現(xiàn)場通信。本文詳細(xì)介紹 S7-1200和 ABB 機(jī)器人之間的Profinet的通訊配置。

2系統(tǒng)配置

系統(tǒng)由工業(yè)機(jī)器人、人工智能控制器、工業(yè)機(jī)器人示教單元、可編程序控制器、電腦主機(jī)，交換機(jī)等組成，整個(gè)生產(chǎn)流程如圖1所示。主要用到的設(shè)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/DO8 DC。

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

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

3系統(tǒng)組態(tài)

在系統(tǒng)組態(tài)前 ， 先要從 ABB 的機(jī)器人官網(wǎng)中下載 GSD 文檔或者從供應(yīng)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(shè)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(jìn)行了對 GSD 文檔的配置。之后在Profinet中就可以找到對應(yīng)的 GSD 文件了，選中拖拽到主窗口，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，就完成了Profinet通訊組態(tài)[3]，如圖2所示。

3.1 PLC 設(shè)備的添加

先啟動在計(jì)算機(jī)上安裝了 TIA Portal V14的應(yīng)用軟件后，在菜單上選中“建立新工程項(xiàng)目”，自定義工程項(xiàng)目命名和存儲途徑。在軟件的左下角單擊“項(xiàng)目管理視圖”，就可以進(jìn)入到所建立的工程項(xiàng)目了。單擊左上角項(xiàng)目管理樹中的“增加新機(jī)械設(shè)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(jìn)行新 PLC 機(jī)械設(shè)備項(xiàng)的增加。啟動“設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)”，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(jī)器人通信模塊的建立和設(shè)置

ABB 機(jī)器人與西門子 PLC 之間使用以太網(wǎng)交換數(shù)據(jù)時(shí)，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(rèn)沒有這種固件，所以，就必須在項(xiàng)目管理中增加這種固件。具體過程如下，首先選擇項(xiàng)目管理表單中的“設(shè)置”然后選擇“管理通用站描述文檔（GSD）”，在電腦中看到預(yù)先選擇好的anybus GSD 文檔（可上網(wǎng)使用）， 就能夠設(shè)置此文檔。單擊“網(wǎng)路查看”，在右邊的硬件目錄搜索“RT Standard ”，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a(bǔ)nybus與 PLC 的網(wǎng)孔鏈接在一起，這樣就建立起 ABB 和 PLC 的網(wǎng)絡(luò)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(shí)，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(jī)器人的通訊設(shè)置

要讓西門子 PLC-1200和 ABB 工業(yè)機(jī)器人能通訊工作，Profinet協(xié)議都需要進(jìn)行設(shè)置 ， 只有做出相應(yīng)正確的配置，才能正常工作。要實(shí)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(jìn)行設(shè)置，并根據(jù)需要修改Profinet的設(shè)備名稱，具體設(shè)置流程如圖3所示

ABB 工業(yè)機(jī)器人的 PROFINET 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，主要使用示教器上的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)。在安裝前，首先要測試該機(jī)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(xiàng)，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(shè)置。圖4 ABB工業(yè)機(jī)器人PROFINET通訊設(shè)置流程

5 結(jié)束語

PROFINET 是新一代采用了工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)計(jì)的企業(yè)自動化總線標(biāo)準(zhǔn) ， 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(jī)器人的 PROFINET 的通訊配置方式進(jìn)行了總結(jié) ， 但實(shí)際上在如實(shí)時(shí)以太網(wǎng)、運(yùn)動控制系統(tǒng)、布置式智能化、故障保險(xiǎn)和網(wǎng)絡(luò)安全等當(dāng)前自動化應(yīng)用領(lǐng)域的中也有廣泛運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

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

[2] 周文軍.工業(yè)機(jī)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(jī)器人控制分析[J].中外企業(yè)家，2019（7）：141.