基于 PROFINET 的 ABB 工業(yè)機(jī)器人與西門子 PLC 通訊應(yīng)用
0引言
IRB120是ABBRobotics最新一代6軸工業(yè)機(jī)器人中的一員，有效載荷達(dá)3kg，專為使用基于機(jī)器人的柔性自動(dòng)化的制造行業(yè)（例如3C行業(yè)）而設(shè)計(jì)。該機(jī)器人為開放式結(jié)構(gòu)，特別適合于柔性應(yīng)用，并且可以與外部系統(tǒng)進(jìn)行廣泛通信。
西門子S7-1200系列PLC使用靈活、功能強(qiáng)大，可用于控制各種各樣的設(shè)備以滿足自動(dòng)化需求。S7-1200 設(shè)計(jì)緊湊、組態(tài)靈活且具有功能強(qiáng)大的指令集，其中CPU將微處理器、集成電源、輸入和輸出電路、內(nèi)置PROFINET、高速運(yùn)動(dòng)控制I/O以及板載模擬量輸入組合到一個(gè)設(shè)計(jì)緊湊的外殼中來形成功能強(qiáng)大的控制器。S7-1200集成的PROFINET接口用于與編程計(jì)算機(jī)、HMI（人機(jī)界面）、其他PLC或者設(shè)備通訊，還可以作PROFINETIO系統(tǒng)中總的IO控制器和IO設(shè)備。
1 通訊系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)采用西門子S7-1200系列PLC為控制系統(tǒng)核心，CPU為1214CDC\DC\DC。PLC與ABB公司的IRB120系列工業(yè)機(jī)器人通過PROFINET通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，可直接使用工業(yè)以太網(wǎng)線通過工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接到PLC本體模塊上的PROFINET接口和ABB機(jī)器人側(cè)IRC5Compact（簡(jiǎn)稱IRC5C）控制器上的通訊接口X5（LAN310/100/1000）。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中還連接了一臺(tái)PC，用來對(duì)PLC和機(jī)器人控制器進(jìn)行參數(shù)配置、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、程序編寫及監(jiān)控等功能，在整個(gè)通訊系統(tǒng)中PLC為控制器，機(jī)器人為從站設(shè)備。
2 PROFINET通訊協(xié)議的應(yīng)用配置
2.1PLC端設(shè)置
西門子S7-1200系列PLC的硬件組態(tài)以及編程調(diào)試軟件為TIAPortal，在進(jìn)行通訊系統(tǒng)配置參數(shù)之前需要導(dǎo)入ABB
Robot的GSD文件。GSD文件(Generic StationDescriptionfile)是通用站點(diǎn)描述文件的簡(jiǎn)稱，顧名思義，只有涉及到PROFIBUSDP或者PROFINETIO通訊才使用GSD文件。本系統(tǒng)由于使用PROFINET通訊，因此需要在PLC硬件組態(tài)中添加ABB工業(yè)機(jī)器人的GSD文件，該GSD文件可以在ABB官方網(wǎng)站以及設(shè)備供應(yīng)商處獲得。在硬件目錄里找到Robot 設(shè)置，如圖2所示。
接著繼續(xù)添加I/O模塊，默認(rèn)配置中是不分配實(shí)際地址的，待配置完成后，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)分配地址，在這里要選擇DI128bytes和DO128bytes，也就是配置的輸入和輸出通訊數(shù)量為128個(gè)字節(jié)。
然后將ABBRobotPNIO設(shè)置分配到網(wǎng)絡(luò)中，給Robot分配到主控制器PLC的通訊網(wǎng)絡(luò)中：
（1）分配PROFINETname，記得要與Robot端配置的一致；
（2）配置PROFINETIPAddress，記得要與Robot端配置的保持一致。
接著，右鍵機(jī)器人圖標(biāo)選擇將IO設(shè)備名稱定入到MMC卡中。然后，為網(wǎng)絡(luò)中的Robot分配設(shè)備名稱。
需要注意的是必須在網(wǎng)絡(luò)中找到一樣的設(shè)備，才能分配名稱。最后，將該硬件配置下載到PLC中，如果PLCERROR燈不報(bào)錯(cuò)，說明配置成功。
最后，可以在PLC端監(jiān)視RobotPROFINET上分配的I/O地址，在本系統(tǒng)中是I68至195（128個(gè)字節(jié)）；Q5至132(128個(gè)字節(jié))，要與Robot中的地址相對(duì)應(yīng)；即PLC中IB68對(duì)應(yīng)的Robot中的模擬量輸出8至15；PLC中IB69對(duì)應(yīng)的Robot中的模擬量輸出0至7（因?yàn)楦叩臀诲e(cuò)位），其它的以此類推。
另外，可以能過RDREC和 WRREC指令來診斷PROFINET通訊的連接狀態(tài)。
2.2 ABBRobot通訊配置
ABB工業(yè)機(jī)器人飛編程和調(diào)試以及虛擬仿真的軟件是RobotStudio，本文將在該軟件中對(duì)機(jī)器人進(jìn)行相關(guān)配置。在PC端打開RobotStudio軟件，連接到Robot中，先配置“UnitType”，如圖7所示。注意：在這里配置與PLC通訊 時(shí)的Inputsize和Outputsize，這里是128個(gè)byte。
接著，配置“Unit”。注意：需要用到“Unit Type”里配置的參數(shù)。接著配置“Bus”。注意：在這里PROFINET通訊使用的是Robot控制器中 的LAN3網(wǎng)絡(luò)口；所以在配置時(shí)需要選擇LanPort口；如果單獨(dú)配置PROFINET通訊卡，需要另外選擇通訊通道。在這里IPAddress地址一定要注意，不能和Robot里L(fēng)anPort 口己有的地址沖突，如RobotLan口配置的IPAddress是192.168.10.1（可以在示教器里看到，也就是RobotStudio軟件里連接的Robot主機(jī)地址），因此，我們給PROFINET配置的IPAddress是192.168.10.199，這個(gè)地址為RobotPROFINETAddress；也就是說RobotLanport上配置有兩個(gè)地址；一個(gè)是編程和調(diào)試用的（如192.168.10.1，一個(gè)PROFINET地址,如192.168.10.199）；這二個(gè)IPaddress不能一樣，否則通訊會(huì)報(bào)錯(cuò)，連接不到主機(jī)。
“Stationname”這個(gè)選項(xiàng)是用來與PLC通訊時(shí)的PROFINETI/O子站的名稱，必須與PLC配置的一樣。完成以上的配置后，Robot端的通訊的參數(shù)設(shè)置基本完成。
下面是設(shè)置PROFINET通訊的I/O地址；就DI/DO/AI/AO來分別設(shè)置。
注意：RobotPROFINET通訊地址為一個(gè)WORD，但高8位與低8位是錯(cuò)位的，即如果Robot的地址0至15位與PLC的地址IW68是對(duì)應(yīng)的，但實(shí)際是0至7位對(duì)應(yīng)的是IB69；8~15位對(duì)應(yīng)的是IB68；因此，需要PLC端對(duì)高低位進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這一點(diǎn)在進(jìn)行配置時(shí)需要特別注意，否則會(huì)出現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)錯(cuò)亂的問題。
3 結(jié)束語
PLC和工業(yè)機(jī)器人采用了PROFINET通訊控制網(wǎng)絡(luò)形式之后，整個(gè)系統(tǒng)不僅接線變簡(jiǎn)單，而且運(yùn)行穩(wěn)定，通訊速度快，操作配置參數(shù)簡(jiǎn)單，反饋的信息全面，可以實(shí)時(shí)掌握機(jī)器人的各種狀態(tài)信息。本系統(tǒng)還可以用于西門子S7-1500系列PLC和ABB其他系列工業(yè)機(jī)器人的通訊測(cè)試實(shí)驗(yàn)，不需要任何附加的設(shè)備即可對(duì)西門子PLC和機(jī)器人的通訊功能進(jìn)行測(cè)試，節(jié)省了成本和工作量，具有一定的實(shí)際意義，可用于實(shí)際工程中。
