ABB工業(yè)機(jī)器人與LabVIEW數(shù)據(jù)交互

喻建軍　李辰　吳凡　劉耿聰

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了ABB工業(yè)機(jī)器人與LabVIEW之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的解決方案。ABB機(jī)器人與LabVIEW通過(guò)socket建立通信，讀取機(jī)器人坐標(biāo)數(shù)據(jù)。以此為人機(jī)交互提供一個(gè)更便捷、更高效的新思路。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人 LabVIEW socket（TCP/IP）

1 前言

隨著“中國(guó)制造2025”概念的提出，中國(guó)制造業(yè)將會(huì)大步伐的向著信息化、智能化精密化邁進(jìn)，中國(guó)工業(yè)也會(huì)伴隨著發(fā)生巨大的變革。越來(lái)越多的高新技術(shù)科技成果被應(yīng)用到產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中。而作為工業(yè)自動(dòng)化代表的機(jī)器人在制造業(yè)中所占比重不斷增加，正加速取代人工操作、生產(chǎn)。而為了能夠更高效的發(fā)揮機(jī)器人的智能化、精準(zhǔn)化程度高的特點(diǎn)，建立一套可靠性良好、傳輸速率高的數(shù)據(jù)通信模式勢(shì)在必行（如圖1）。

2 工業(yè)機(jī)器人主流通信方式簡(jiǎn)介

在國(guó)際上，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備而得到工業(yè)界廣泛應(yīng)用，從而也形成了一批在國(guó)際上較有影響力的、著名的工業(yè)機(jī)器人公司，諸如：ABB ， FANUC、Yaskawa、KUKA等。這些主流工業(yè)機(jī)器人公司為了提成產(chǎn)品的場(chǎng)景適用性，經(jīng)濟(jì)性，也正在大力拓展其可用于二次開(kāi)發(fā)的工業(yè)數(shù)據(jù)通信模式，例如： Modbus RTU、Profibus、socket、Profinet等。

目前尤其是基于TCP/IP協(xié)議的通信方式正逐步被工業(yè)數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域所接納。各個(gè)機(jī)器人、外圍儀表設(shè)備之間可以靈活的組網(wǎng)，且每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都有唯一的IP地址和通信端口，數(shù)據(jù)收發(fā)帶有校驗(yàn)機(jī)制，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠。

簡(jiǎn)單比對(duì)一下目前工業(yè)機(jī)器人主流通信模式優(yōu)缺點(diǎn)，如表1：

有鑒于上述各種通信方式性能、效費(fèi)等比較，在數(shù)據(jù)交換量不太大的情況下使用socket套字節(jié)通信方式（基于TCP/IP協(xié)議）可行性最高。

3 ABB工業(yè)機(jī)器人Socket（TCP/IP）數(shù)據(jù)發(fā)送

對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景而言，與配套儀表、設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、準(zhǔn)確性、高效性顯得尤為重要。下面我們就以ABB工業(yè)機(jī)器人的socket（基于TCP/IP協(xié)議）通信為例，介紹如何將機(jī)器人TCP坐標(biāo)數(shù)據(jù)向外發(fā)送。

首先，ABB工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)軟件中需要配置616-1 PC interface模塊，這是在工業(yè)機(jī)器人與其外圍儀表、設(shè)備間建立socket通信的基礎(chǔ)。

以機(jī)器人為server，上位機(jī)為client為例，如圖2所示步驟建立上位機(jī)與機(jī)器人之間的通信。需要注意的是使用socket一定按照“建立”、“綁定”、“監(jiān)聽(tīng)”、“接收”以及“關(guān)閉”等套字節(jié)指令的位置順序，且編寫(xiě)在“while”循環(huán)外。而循環(huán)內(nèi)則主要進(jìn)行server與client端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，例如發(fā)送坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

將讀取到的X、Y、Z軸的坐標(biāo)數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換為字符串，并連接在一起打包發(fā)送。需要注意兩點(diǎn)：1.坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為字符串時(shí)，需要統(tǒng)一小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)，便于統(tǒng)計(jì)字符總數(shù)量。

2.構(gòu)成的整條字符串中建議用特殊符號(hào)間隔，便于LabVIEW識(shí)別區(qū)分各個(gè)軸的坐標(biāo)。

ABB機(jī)器人（server）端建立socket通信及坐標(biāo)發(fā)送可以參考源代碼1。

在實(shí)際的工程項(xiàng)目實(shí)施時(shí)需要注意以下兩點(diǎn)：

如果想在ABB機(jī)器人向上位機(jī)發(fā)送三軸坐標(biāo)的同時(shí)執(zhí)行其他運(yùn)動(dòng)指令，首先需要ABB工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)軟件中配置623-1 multitasking（多任務(wù)）模塊，其次需要使用multitasking新建一個(gè)“任務(wù)模塊T2”，并配置成Normal類(lèi)型，如圖3所示。再將通信程序代碼（源代碼1）移植到T2任務(wù)模塊中。在多任務(wù)情況下，一般將數(shù)據(jù)通信放在后臺(tái)運(yùn)行（T2模塊），而進(jìn)行人運(yùn)動(dòng)程序則放在前臺(tái)運(yùn)行（T_ROB1），因?yàn)樵诤笈_(tái)運(yùn)行的程序不能執(zhí)行運(yùn)動(dòng)指令，如果執(zhí)行，系統(tǒng)會(huì)報(bào)錯(cuò)。

如果想以上位機(jī)為server、機(jī)器人為client嘗試建立二者之間的通信，建議直接使用實(shí)體ABB機(jī)器人。當(dāng)使用虛擬機(jī)器人時(shí)，其IP地址雖然一般默認(rèn)為“127.0.0.1”，但是其通信端口會(huì)隨機(jī)跳變，無(wú)法實(shí)現(xiàn)二者之間的連接綁定。而實(shí)體機(jī)器人則不存在該問(wèn)題，其通信端口是固定的，不會(huì)任意改變。

4 使用LabVIEW讀取socket套節(jié)字?jǐn)?shù)據(jù)

上位機(jī)PC端使用LabVIEW接收讀取ABB機(jī)器人發(fā)送的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。使用Labview進(jìn)行socket“套接字”（ABB機(jī)器人的socket通信本質(zhì)就是TCP/IP）通信時(shí)，需要監(jiān)聽(tīng)機(jī)器人（server）的IP地址和通信端口。

以虛擬的ABB機(jī)器人為例，默認(rèn)的IP地址為127.0.0.1，通信端口為8001。在LabVIEW中建立程序框圖的步驟，如圖4所示。由此可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)每100ms讀取一次ABB機(jī)器人的坐標(biāo)值，并顯示在人機(jī)交互界面中。也可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的需求，靈活的調(diào)整機(jī)器人套接字循環(huán)發(fā)送間隔時(shí)間和上位機(jī)接收讀取周期，以期達(dá)到最佳效果。

讀取坐標(biāo)的程序框圖如圖4所示。需要注意的有3點(diǎn)：

1.設(shè)定讀取的字符串長(zhǎng)度需要大于機(jī)器人發(fā)出的總字符串長(zhǎng)度（最多80個(gè)字節(jié)）。

2.使用LabVIEW中“TCP協(xié)議”里 “TCP讀取”模塊讀取的字符串?dāng)?shù)據(jù)，進(jìn)行識(shí)別的時(shí)候正好可以借助機(jī)器人發(fā)出的坐標(biāo)字符串中的特殊字符進(jìn)行解碼。利用字符串中的“匹配模式”模塊即可靈活便捷的分離出X、Y、Z三軸坐標(biāo)。

3.程序框圖中的while循環(huán)的間隔時(shí)間建議為機(jī)器人發(fā)送數(shù)據(jù)循環(huán)間隔時(shí)間的2倍。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著工業(yè)通信領(lǐng)域技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的通信方式會(huì)被應(yīng)用到工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，以便于更大程度的提高生產(chǎn)、協(xié)作效率。而基于工業(yè)以太網(wǎng)的通信協(xié)議正在飛速的發(fā)展和應(yīng)用于工業(yè)制造生產(chǎn)、檢測(cè)監(jiān)控行業(yè)。希望僅借此文能為工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的二次開(kāi)發(fā)提供更多可供選擇的思路和通信方式。

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