基于 PROFINET 的 ABB 工業(yè)機器人與西門子 PLC 通訊應用

0引言

IRB120是ABBRobotics最新一代6軸工業(yè)機器人中的一員，有效載荷達3kg，專為使用基于機器人的柔性自動化的制造行業(yè)（例如3C行業(yè)）而設計。該機器人為開放式結構，特別適合于柔性應用，并且可以與外部系統(tǒng)進行廣泛通信。

西門子S7-1200系列PLC使用靈活、功能強大，可用于控制各種各樣的設備以滿足自動化需求。S7-1200 設計緊湊、組態(tài)靈活且具有功能強大的指令集，其中CPU將微處理器、集成電源、輸入和輸出電路、內(nèi)置PROFINET、高速運動控制I/O以及板載模擬量輸入組合到一個設計緊湊的外殼中來形成功能強大的控制器。S7-1200集成的PROFINET接口用于與編程計算機、HMI（人機界面）、其他PLC或者設備通訊，還可以作PROFINETIO系統(tǒng)中總的IO控制器和IO設備。

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)機器人通過PROFINET通訊協(xié)議進行通訊，可直接使用工業(yè)以太網(wǎng)線通過工業(yè)網(wǎng)絡交換機連接到PLC本體模塊上的PROFINET接口和ABB機器人側IRC5Compact（簡稱IRC5C）控制器上的通訊接口X5（LAN310/100/1000）。在整個網(wǎng)絡中還連接了一臺PC，用來對PLC和機器人控制器進行參數(shù)配置、網(wǎng)絡設置、程序編寫及監(jiān)控等功能，在整個通訊系統(tǒng)中PLC為控制器，機器人為從站設備。

2 PROFINET通訊協(xié)議的應用配置

2.1PLC端設置

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，在進行通訊系統(tǒng)配置參數(shù)之前需要導入ABB

Robot的GSD文件。GSD文件(Generic  StationDescriptionfile)是通用站點描述文件的簡稱，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)機器人的GSD文件，該GSD文件可以在ABB官方網(wǎng)站以及設備供應商處獲得。在硬件目錄里找到Robot 設置，如圖2所示。

接著繼續(xù)添加I/O模塊，默認配置中是不分配實際地址的，待配置完成后，系統(tǒng)就會自動分配地址，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個字節(jié)。

然后將ABBRobotPNIO設置分配到網(wǎng)絡中，給Robot分配到主控制器PLC的通訊網(wǎng)絡中：

（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，右鍵機器人圖標選擇將IO設備名稱定入到MMC卡中。然后，為網(wǎng)絡中的Robot分配設備名稱。

需要注意的是必須在網(wǎng)絡中找到一樣的設備，才能分配名稱。最后，將該硬件配置下載到PLC中，如果PLCERROR燈不報錯，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個字節(jié)）；Q5至132(128個字節(jié))，要與Robot中的地址相對應；即PLC中IB68對應的Robot中的模擬量輸出8至15；PLC中IB69對應的Robot中的模擬量輸出0至7（因為高低位錯位），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機器人進行相關配置。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 時的Inputsize和Outputsize，這里是128個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)絡口；所以在配置時需要選擇LanPort口；如果單獨配置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LanPort 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主機地址），因此，我們給PROFINET配置的IPAddress是192.168.10.199，這個地址為RobotPROFINETAddress；也就是說RobotLanport上配置有兩個地址；一個是編程和調(diào)試用的（如192.168.10.1，一個PROFINET地址,如192.168.10.199）；這二個IPaddress不能一樣，否則通訊會報錯，連接不到主機。

“Stationname”這個選項是用來與PLC通訊時的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)設置基本完成。

下面是設置PROFINET通訊的I/O地址；就DI/DO/AI/AO來分別設置。

注意：RobotPROFINET通訊地址為一個WORD，但高8位與低8位是錯位的，即如果Robot的地址0至15位與PLC的地址IW68是對應的，但實際是0至7位對應的是IB69；8~15位對應的是IB68；因此，需要PLC端對高低位進行轉(zhuǎn)換，這一點在進行配置時需要特別注意，否則會出現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)錯亂的問題。

3 結束語

PLC和工業(yè)機器人采用了PROFINET通訊控制網(wǎng)絡形式之后，整個系統(tǒng)不僅接線變簡單，而且運行穩(wěn)定，通訊速度快，操作配置參數(shù)簡單，反饋的信息全面，可以實時掌握機器人的各種狀態(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)機器人的通訊測試實驗，不需要任何附加的設備即可對西門子PLC和機器人的通訊功能進行測試，節(jié)省了成本和工作量，具有一定的實際意義，可用于實際工程中。