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智能制造技術(shù)的應(yīng)用第二講 基于PROFINET和OPC UA的多機(jī)器人通信

 打遍天下的醬油 2020-07-10

摘要:機(jī)器人能夠代替人工上下料作業(yè),通過(guò)自動(dòng)供料料倉(cāng)、輸送帶等方式,實(shí)現(xiàn)高效的自動(dòng)上下料系統(tǒng)。本文主要介紹了通過(guò)S7-1500將現(xiàn)場(chǎng)的4臺(tái)ABB機(jī)器人進(jìn)行PROFINET組態(tài)與通信,并通過(guò)OPC UA協(xié)議,由遠(yuǎn)端的KEPSERVER進(jìn)行客戶端訪問(wèn),實(shí)現(xiàn)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)端與管理端信息的交互。

關(guān)鍵詞:機(jī)器人控制;OPC UA協(xié)議;PROFINET組態(tài)


前言

隨著工業(yè)機(jī)器人的大量普及,在機(jī)械加工上下料需要重復(fù)持續(xù)作業(yè)的場(chǎng)合,已經(jīng)配上了大量的工業(yè)機(jī)器人,既保證了作業(yè)的一致性與精準(zhǔn)性,同時(shí)大幅度降低了用工成本,減少了生產(chǎn)效率提升帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)壓力。但在實(shí)際應(yīng)用中,機(jī)器人往往分散作業(yè),影響了數(shù)字化工廠的數(shù)據(jù)采集和機(jī)器人群之間的調(diào)度。本文介紹了通過(guò)S7-1500將現(xiàn)場(chǎng)的4臺(tái)ABB機(jī)器人進(jìn)行PROFINET組態(tài)與通信,并通過(guò)OPC UA協(xié)議,由遠(yuǎn)端的KEPSERVER進(jìn)行客戶端訪問(wèn),實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人信息的交互。

S7-1500 PLC與4臺(tái)ABB機(jī)器人的PROFINET組態(tài)與通信

在西門(mén)子博途軟件中添加新設(shè)備CPU1511-1PN和相應(yīng)的DI/DQ模塊,完成后的PROFINET接口設(shè)置以太網(wǎng)地址為192.168.125.1,如圖1所示。

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圖1 PLC PROFINET以太網(wǎng)地址

從ABB官網(wǎng)下載選擇需要安裝的ABB機(jī)器人GSD文件并安裝到博途軟件,圖2所示為安裝GSD文件后的ABB機(jī)器人設(shè)備,它位于“其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備/PROFINET IO/General/ABB Robotics/Anybus”下,共分兩種模塊,即I/O模塊和前端模塊DSQC688。需要注意的是,在本文中需要先安裝前端模塊再添加I/O模塊。

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圖2 安裝后的ABB機(jī)器人設(shè)備

在設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)窗口中,將圖2所示硬件目錄的前端模塊DSQC688拖拽進(jìn)來(lái),一共4臺(tái)機(jī)器人,與CPU1511-1PN進(jìn)行以太網(wǎng)連接,形成網(wǎng)絡(luò)PN/IE_1,如圖3所示。

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圖3 設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)

點(diǎn)擊每一臺(tái)機(jī)器人DSQC688圖像右鍵后,選擇設(shè)備組態(tài),添加I/O模塊,分別為8byte輸入和8byte輸出,如圖4所示。

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圖4 進(jìn)行I/O模塊添加

依次設(shè)置4臺(tái)DSQC688的以太網(wǎng)地址192.168.125.*,確保位于同一頻段內(nèi)又不重復(fù)。以圖4所示的這臺(tái)機(jī)器人為例,根據(jù)其I/O地址,可以寫(xiě)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸指令,包括PLC輸入%IW100對(duì)應(yīng)ABB機(jī)器人的輸出%QW64等,以及ABB機(jī)器人的輸入%IW68對(duì)應(yīng)PLC的輸出%QW100等,如圖5所示。

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圖5 PLC程序

除了PLC設(shè)置之外,需要確認(rèn)ABB機(jī)器人IRC5控制器配置了888-2(使用控制器網(wǎng)口),且每一臺(tái)ABB機(jī)器人示教器上還需要進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。如圖6所示,選擇“控制面板→配置→主題→Communication→IP setting”,在“PROFINET Network”點(diǎn)擊后進(jìn)入編輯窗口,設(shè)置對(duì)應(yīng)IP地址192.168.125.2,確保跟PLC上設(shè)置的一致。

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圖6 編輯IP屬性

S7-1500PLC作為OPCUA服務(wù)器實(shí)現(xiàn)通信

西門(mén)子S7-1500從V2.0開(kāi)始支持作為OPC UA服務(wù)器的功能,使用KepServer作為OPC UA客戶端與作為OPC UA服務(wù)器的CPU(本文的機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)控制器CPU1511-1 PN)實(shí)現(xiàn)OPC UA通信,可以進(jìn)一步打通現(xiàn)場(chǎng)端機(jī)器人的數(shù)據(jù)與工廠管理端信息的對(duì)接。

在CPU1511-1 PN中打開(kāi)CPU的OPC UA選項(xiàng),如圖7所示勾選激活OPC UA服務(wù)器,并啟用SIMATIC服務(wù)器標(biāo)準(zhǔn)接口。如圖8所示,按需設(shè)置最大連接數(shù)和端口號(hào)。隨后,啟用服務(wù)器證書(shū),并激活安全策略,并添加可信客戶端。DB塊必須勾選“可從HMI/OPC UA訪問(wèn)”和“從HMI/OPC UA可寫(xiě)”,否則無(wú)法訪問(wèn)。

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圖7 勾選激活OPC UA服務(wù)器

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圖8 端口選項(xiàng)

OPC UA客戶端軟件很多,根據(jù)需要選擇,選擇KepServer作為客戶端訪問(wèn),如圖9、圖10所示,新建通道,并選擇OPC UA Client。

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圖9 新建KEPSERVER通道

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圖10 選擇OPC UA Client

如圖11所示,這是完成后的KepServer客戶端采集通道,可以對(duì)S7-1500的MW00等數(shù)據(jù)進(jìn)行信息交互。

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圖11 KepServer客戶端采集通道

結(jié)束語(yǔ)

在機(jī)加工領(lǐng)域,一臺(tái)機(jī)器人可以根據(jù)加工工藝需求,對(duì)應(yīng)2~5臺(tái)機(jī)床的上料、下料作業(yè)。通過(guò)S7-1500將現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)器人進(jìn)行PROFINET組態(tài)與通信,并通過(guò)OPC UA協(xié)議,由遠(yuǎn)端的KepServer進(jìn)行客戶端訪問(wèn),既可以完成整個(gè)車(chē)間不同機(jī)床加工工作中的坯件及加工件的取放動(dòng)作的獲取,同時(shí)也可以將管理調(diào)度直接下發(fā)至機(jī)器人端,進(jìn)一步提升制造業(yè)的效率。


參考文獻(xiàn):

[1] 李方園. 智能工廠設(shè)備配置研究[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2018.

作者簡(jiǎn)介:

李方園(1973-),男,浙江舟山人,副教授,高級(jí)工程師,碩士,畢業(yè)于浙江工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院控制工程專(zhuān)業(yè),現(xiàn)就職于浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院,長(zhǎng)期從事智能制造新技術(shù)應(yīng)用與研究工作。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年3月刊

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