基于西门子PLC S7-1200与ABB IBR120柔性控制系统的设计

来源:用户上传      作者:张占军

　　摘要：介绍了S7-1200（CPU1214C）和ABB IBR120工业机器人的组态和通讯配置，重点介绍了PLC和ABB机器人之间的Profinet的通讯配置，包括GSD文件的导入，项目中的具体配置，都做详细的的说明。
　　关键词：机器人；通讯配置；组态；S7-1200；Profinet
　　1引言
　　IRB-120是一种 ABB 生产的机器人，高度凝结了 ABB 机器人技术的特点和技能。其质量仅为25 kg 公斤，结构设计小巧，几乎可以放置在所有位置，包括工作站内、机器人上方，或生产线上其他机械设备的近侧。由于 IRB-120内装有轻型铝合金的发电机，设计精巧、动力强大，能实现机器人技术的加速运转，在所有使用中均可实现良好的精确性和敏捷性。它搭载的最佳“拍档”是 IRC5紧凑型手柄，将以往主流装备“专享”的高精度和运动功能，带入了更广泛的使用空间[1]。
　　S7-1200是西门子集团最近发布的小型智能便捷新型 PLC，象征着下一批 PLC 的开发走向。便捷的太网端口、支持与 PC 和人机界面以及从站其它 PLC 设备之间的直接通讯。该 PLC 的以太网采用了主流高效简便的企业现场总线及Profinet技术，西门子 S7-1200也能与其他采用Profinet通信协议的计算机进行企业现场通信。本文详细介绍 S7-1200和 ABB 机器人之间的Profinet的通讯配置。
　　2系统配置
　　系统由工业机器人、人工智能控制器、工业机器人示教单元、可编程序控制器、电脑主机，交换机等组成，整个生产流程如图1所示。主要用到的设备如下。
　　1） PLC 控制器：西门子1214C DC/DC/DC（6ES7214-1AG40-0XB0）数字量模块 SM1223 DI8/DO8 DC。
　　2）机器人：ABB IRB12024V 单路输出10 W 带频闪光源控制器。
　　3） IRC5紧凑型机器人控制器 ， 它结构紧凑、工作平稳、功能全面齐全[2]。
　　3系统组态
　　在系统组态前 ， 先要从 ABB 的机器人官网中下载 GSD 文档或者从供应商那里索取，然后选中左侧的 PLC，再敲击系统菜单中的“设置”，选中“管理通用站描述文档（GSD）”，接着选中了电脑中的 GSD 文档，再单击安装就进行了对 GSD 文档的配置。之后在Profinet中就可以找到对应的 GSD 文件了，选中拖拽到主窗口，进行网络连接，就完成了Profinet通讯组态[3]，如图2所示。
　　3.1 PLC 设备的添加
　　先启动在计算机上安装了 TIA Portal V14的应用软件后，在菜单上选中“建立新工程项目”，自定义工程项目命名和存储途径。在软件的左下角单击“项目管理视图”，就可以进入到所建立的工程项目了。单击左上角项目管理树中的“增加新机械设备”，在控制台上使用 SAMTIC S7-1200的 CPU 1215C DC/DC/ DC（6ES7215-1AG40-0XB0），就可以选定 V4.2，接着单击确定按钮进行新 PLC 机械设备项的增加。启动“设备和网络”，双击 PLC 上面的绿色网孔，在“常规”目录下选取“以太网 IP 地址”，改变ip网址为“192.168.0.1”，子网掩码为“255.255.255.0”。
　　3.2机器人通信模块的建立和设置
　　ABB 机器人与西门子 PLC 之间使用以太网交换数据时，由于anybus通讯模块是二者间交流的必需的固件，而在 TIA Portal V14软件中默认没有这种固件，所以，就必须在项目管理中增加这种固件。具体过程如下，首先选择项目管理表单中的“设置”然后选择“管理通用站描述文档（GSD）”，在电脑中看到预先选择好的anybus GSD 文档（可上网使用）， 就能够设置此文档。单击“网路查看”，在右边的硬件目录搜索“RT Standard ”，找出 RT Standard 模块并将它拖放入网路查看中，并命名为anybus，接着把anybus与 PLC 的网孔链接在一起，这样就建立起 ABB 和 PLC 的网络通信。选中anybus通讯模块，单击最右侧硬件目录表的“模块”，选中“Input/Output modules”，按照本站的要求，确定Input/Output 的通讯字节长为001 byte。此时，如果选用了anybus模块，在常规属性中即可发现在PLC 中的输入、输出线的位置均为68。
　　4西门子PLC与ABB机器人的通讯设置
　　要让西门子 PLC-1200和 ABB 工业机器人能通讯工作，Profinet协议都需要进行设置 ， 只有做出相应正确的配置，才能正常工作。要实现对 PLC 中Profinet协议的配置，首先打开博途软件，需要对Profinet的 IO 地址和 IP 地址都需要进行设置，并根据需要修改Profinet的设备名称，具体设置流程如图3所示
　　ABB 工业机器人的 PROFINET 网络设置，主要使用示教器上的设置来实现。在安装前，首先要测试该机器人是不是安装了888-3 PROFINET Device 件，还需要有888-2和840-3选项，如具备这些条件，就可以通过图4来完成对 PROFINET 通讯模块的设置。图4 ABB工业机器人PROFINET通讯设置流程
　　5 结束语
　　PROFINET 是新一代采用了工业以太网设计的企业自动化总线标准 ， 由于其卓越的特性 ， 在企业信息化方面的使用也非常普遍。本文中对只讲述了西门子PLC1200 系列和 ABB 工业机器人的 PROFINET 的通讯配置方式进行了总结 ， 但实际上在如实时以太网、运动控制系统、布置式智能化、故障保险和网络安全等当前自动化应用领域的中也有广泛运用。
　　参考文献：
　　[1] 廖常初.S7-1200 PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2010.
　　[2] 周文军.工业机器人工作站系统集成[M].北京：高等教育出版社，2018.
　　[3] 宋欣欣，徐教礼，李盛，等.基于PLC的白车身焊接机器人控制分析[J].中外企业家，2019（7）：141.

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