基于西门子PLC S7-1200与ABB IBR120柔性控制系统的设计

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Profi net 技术，西门子S7-1200也能与其他采用Profi net 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Profi net 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/DO8DC。

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]。

图1 系统结构图

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Profi net 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。

图2 VIA设备组态图

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“RTStandard”，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。

图3 PLC的PROFINET通讯配置流程

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 软件，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.

（本文来源于《电子产品世界》杂志2023年1月期）