摘要：機(jī)器人能夠代替人工上下料作業(yè)，通過自動供料料倉、輸送帶等方式，實現(xiàn)高效的自動上下料系統(tǒng)。本文主要介紹了通過S7-1500將現(xiàn)場的4臺ABB機(jī)器人進(jìn)行PROFINET組態(tài)與通信，并通過OPC UA協(xié)議，由遠(yuǎn)端的KEPSERVER進(jìn)行客戶端訪問，實現(xiàn)機(jī)器人現(xiàn)場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，同時大幅度降低了用工成本，減少了生產(chǎn)效率提升帶來的競爭壓力。但在實際應(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S7-1500將現(xiàn)場的4臺ABB機(jī)器人進(jìn)行PROFINET組態(tài)與通信，并通過OPC UA協(xié)議，由遠(yuǎn)端的KEPSERVER進(jìn)行客戶端訪問，實現(xiàn)多機(jī)器人信息的交互。

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

在西門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。

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。

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，一共4臺機(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。

圖3 設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)

點擊每一臺機(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。

圖4 進(jìn)行I/O模塊添加

依次設(shè)置4臺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所示的這臺機(jī)器人為例，根據(jù)其I/O地址，可以寫出相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸指令，包括PLC輸入%IW100對應(yīng)ABB機(jī)器人的輸出%QW64等，以及ABB機(jī)器人的輸入%IW68對應(yīng)PLC的輸出%QW100等，如圖5所示。

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”點擊后進(jìn)入編輯窗口，設(shè)置對應(yīng)IP地址192.168.125.2，確保跟PLC上設(shè)置的一致。

圖6 編輯IP屬性

S7-1500PLC作為OPCUA服務(wù)器實現(xiàn)通信

西門子S7-1500從V2.0開始支持作為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)場控制器CPU1511-1 PN）實現(xiàn)OPC UA通信，可以進(jìn)一步打通現(xiàn)場端機(jī)器人的數(shù)據(jù)與工廠管理端信息的對接。

在CPU1511-1 PN中打開CPU的OPC UA選項，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。隨后，啟用服務(wù)器證書，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”和“從HMI/OPC UA可寫”，否則無法訪問。

圖7 勾選激活OPC UA服務(wù)器

圖8 端口選項

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，如圖9、圖10所示，新建通道，并選擇OPC UA Client。

圖9 新建KEPSERVER通道

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S7-1500的MW00等數(shù)據(jù)進(jìn)行信息交互。

圖11 KepServer客戶端采集通道

結(jié)束語

在機(jī)加工領(lǐng)域，一臺機(jī)器人可以根據(jù)加工工藝需求，對應(yīng)2～5臺機(jī)床的上料、下料作業(yè)。通過S7-1500將現(xiàn)場的機(jī)器人進(jìn)行PROFINET組態(tài)與通信，并通過OPC UA協(xié)議，由遠(yuǎn)端的KepServer進(jìn)行客戶端訪問，既可以完成整個車間不同機(jī)床加工工作中的坯件及加工件的取放動作的獲取，同時也可以將管理調(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.

作者簡介：

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

摘自《自動化博覽》2020年3月刊