摘要：機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機器人進行PROFINET組態(tài)與通信，并通過OPC UA協(xié)議，由遠端的KEPSERVER進行客戶端訪問，實現(xiàn)機器人現(xiàn)場端與管理端信息的交互。

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

前言

隨著工業(yè)機器人的大量普及，在機械加工上下料需要重復持續(xù)作業(yè)的場合，已經(jīng)配上了大量的工業(yè)機器人，既保證了作業(yè)的一致性與精準性，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。但在實際應用中，機器人往往分散作業(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機器人進行PROFINET組態(tài)與通信，并通過OPC UA協(xié)議，由遠端的KEPSERVER進行客戶端訪問，實現(xiàn)多機器人信息的交互。

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

在西門子博途軟件中添加新設備CPU1511-1PN和相應的DI/DQ模塊，完成后的PROFINET接口設置以太網(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機器人設備，它位于“其他現(xiàn)場設備/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機器人設備

在設備與網(wǎng)絡窗口中，將圖2所示硬件目錄的前端模塊DSQC688拖拽進來，一共4臺機器人，與CPU1511-1PN進行以太網(wǎng)連接，形成網(wǎng)絡PN/IE_1，如圖3所示。

圖3 設備與網(wǎng)絡

點擊每一臺機器人DSQC688圖像右鍵后，選擇設備組態(tài)，添加I/O模塊，分別為8byte輸入和8byte輸出，如圖4所示。

圖4 進行I/O模塊添加

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

圖5 PLC程序

除了PLC設置之外，需要確認ABB機器人IRC5控制器配置了888-2（使用控制器網(wǎng)口），且每一臺ABB機器人示教器上還需要進行相應的設置。如圖6所示，選擇“控制面板→配置→主題→Communication→IP setting”，在“PROFINET Network”點擊后進入編輯窗口，設置對應IP地址192.168.125.2，確保跟PLC上設置的一致。

圖6 編輯IP屬性

S7-1500PLC作為OPCUA服務器實現(xiàn)通信

西門子S7-1500從V2.0開始支持作為OPC UA服務器的功能，使用KepServer作為OPC UA客戶端與作為OPC UA服務器的CPU（本文的機器人現(xiàn)場控制器CPU1511-1 PN）實現(xiàn)OPC UA通信，可以進一步打通現(xiàn)場端機器人的數(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服務器，并啟用SIMATIC服務器標準接口。如圖8所示，按需設置最大連接數(shù)和端口號。隨后，啟用服務器證書，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)進行信息交互。

圖11 KepServer客戶端采集通道

結(jié)束語

在機加工領域，一臺機器人可以根據(jù)加工工藝需求，對應2～5臺機床的上料、下料作業(yè)。通過S7-1500將現(xiàn)場的機器人進行PROFINET組態(tài)與通信，并通過OPC UA協(xié)議，由遠端的KepServer進行客戶端訪問，既可以完成整個車間不同機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)至機器人端，進一步提升制造業(yè)的效率。

參考文獻：

[1] 李方園. 智能工廠設備配置研究[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)大學信息學院控制工程專業(yè)，現(xiàn)就職于浙江工商職業(yè)技術(shù)學院，長期從事智能制造新技術(shù)應用與研究工作。

摘自《自動化博覽》2020年3月刊