工業(yè)機器人現(xiàn)場編程項目四建立工業(yè)機器人通訊課件

1、熟悉工業(yè)機器人的I/O信號類型；熟悉工業(yè)機器人I/O設(shè)備的通訊種類；能實現(xiàn)工業(yè)機器人、計算機、PLC的網(wǎng)絡(luò)通訊；能建立工業(yè)機器人Modbus TCP的通訊設(shè)定；1234 學(xué)習(xí)目標項目四 建立工業(yè)機器人通訊能配置I/O信號，完成輸入信號DI、輸出信號DO、組輸入GI、組輸出GO的配置。5任務(wù)一 認識工業(yè)機器人I/O信號I/O（輸入/輸出）信號可使用通用信號和專用信號在應(yīng)用工具軟件和外部之間進行數(shù)據(jù)的收發(fā)。1.通用I/O通用I/O信號（用戶定義的I/O信號）由程序進行控制，與外部設(shè)備之間進行信號的交換。1）數(shù)字輸入/輸出DIi/DOi數(shù)字 I/O是從外圍設(shè)備通過處理I/O印刷電路板（或I/O單元）

2、的輸入/輸出信號線來進行數(shù)據(jù)交換的標準數(shù)字信號，準確地說其屬于通用數(shù)字信號。數(shù)字信號的值有ON（通）和OFF（斷）共兩類。利用操作面板、觸摸屏、按鈕、PLC等外圍設(shè)備將輸入信號（打磨功能啟動、觸發(fā)拍照信號等）傳送給機器人數(shù)字輸入DI,機器人根據(jù)設(shè)定程序做出相應(yīng)動作；機器人數(shù)字輸出DO信號可控制光源、氣缸等外圍設(shè)備的動作。如圖4-1-1為數(shù)字輸入DI應(yīng)用畫面，圖4-1-2為數(shù)字輸出DO應(yīng)用畫面。認識工業(yè)機器人的I/O信號類型一圖4-1-1 數(shù)字輸入DI畫面圖4-1-2 數(shù)字輸出DO畫面2）組輸入/輸出GIi/GOi組I/O是用來匯總多條信號并進行數(shù)據(jù)交換的通用數(shù)字信號。組信號的值用數(shù)值（10進制

3、數(shù)或16進制數(shù)）來表達，轉(zhuǎn)變或逆轉(zhuǎn)變?yōu)?進制數(shù)后通過信號線交換數(shù)據(jù)。組I/O就是將數(shù)字I/O組合在一起，用一個組I/O控制多個數(shù)字I/O。如圖4-1-3為組輸入GI應(yīng)用畫面，圖4-1-4為組輸出GO應(yīng)用畫面。（根據(jù)畫面進一步解釋）認識工業(yè)機器人的I/O信號類型一圖4-1-3 組輸入GI畫面圖4-1-4 組輸出GO畫面3）模擬輸入/輸出AIi/AOi 模擬I/O從外圍設(shè)備通過處理I/O印刷電路板（或I/O單元）的輸入/輸出信號線而進行模擬輸入/輸出電壓值的交換。進行讀寫時，將模擬輸入/輸出電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。因此，值不見得與輸入/輸出電壓值完全一致。 AI/AO是模擬量，例如將溫度傳感器的變化量轉(zhuǎn)

4、化為模擬電信號輸入給機器人是用AI；由機器人輸出模擬電信號控制焊機的焊接電壓、電流是用AO。如圖4-1-5為模擬輸入AI應(yīng)用畫面，圖4-1-6為模擬輸出AO應(yīng)用畫面。認識工業(yè)機器人的I/O信號類型一圖4-1-5 模擬輸入AI畫面圖4-1-6 模擬輸出AO畫面2.專用I/O專用I/O信號（系統(tǒng)定義的I/O信號）是使用特定用途的信號線。專用I/O是發(fā)送和接受來自遠端控制器或周邊設(shè)備的信號，可以執(zhí)行選擇程序、開始和停止程序、從報警狀態(tài)中恢復(fù)系統(tǒng)等功能。1）外部輸入/輸出 UIi/UOi外部輸入/輸出 UIi/UOi,是在系統(tǒng)中已經(jīng)確定了其用途的專用信號，這些信號從處理I/O印刷電路板（或I/O單元）

5、通過I/O Link等與程控裝置和外圍設(shè)備連接，從外部進行機器人控制。利用操作面板、觸摸屏、按鈕、PLC等外圍設(shè)備將信號傳送給外部輸入UI，外部輸出UO根據(jù)外部輸入UI信號改變狀態(tài)，同時可根據(jù)外部輸出UO狀態(tài)的改變，判斷外部輸入UI信號的有效性等。如圖4-1-7為模擬輸入UI應(yīng)用畫面，圖4-1-8為模擬輸出UO應(yīng)用畫面。認識工業(yè)機器人的I/O信號類型一圖4-1-7 模擬輸入UI畫面圖4-1-8 模擬輸出UO畫面2）操作面板輸入/輸出 SIi/SOi操作面板輸入/輸出 SIi/SOi，是用來進行操作面板/操作箱的按鈕和LED狀態(tài)數(shù)據(jù)交換的數(shù)字專用信號。輸入隨操作面板上的按鈕的ON/OFF而定。輸

6、出時，進行操作面板上的LED燈的ON/OFF操作。如圖4-1-9為操作面板輸入SI應(yīng)用畫面，圖4-1-10為操作面板輸出SO應(yīng)用畫面。當滿足操作面板啟動條件，選擇控制柜自動模式，并將示教器TP置為OFF，按下按操作面板循環(huán)啟動按鈕，即可執(zhí)行選擇的程序。認識工業(yè)機器人的I/O信號類型一圖4-1-9 操作面板輸入SI畫面圖4-1-10 操作面板輸出SO畫面3）機器人輸入/輸出RIi/ROi機器人I/O，是經(jīng)由機器人，作為末端執(zhí)行器（夾爪、吸盤、焊槍等）I/O被使用的機器人數(shù)字信號。末端執(zhí)行器I/O與機器人的手腕上所附帶的連接器連接后使用。認識工業(yè)機器人的I/O信號類型一圖4-1-11 機器人輸入R

7、I畫面 圖4-1-12 機器人輸出RO 畫面圖4-1-13 LR Mate 200iD型號機器人EE接口末端執(zhí)行器信號最多有8個輸入（RI18）、8個輸出（RO18）的通用信號，這些信號不能再定義信號號碼。將傳感器、觸摸屏等外部信號傳送給機器人輸入RI，機器人根據(jù)程序做出對應(yīng)動作，或者用機器人輸出RO去控制傳送帶、打磨機、相機光源等外圍設(shè)備。如圖4-1-11為機器人輸入RI應(yīng)用畫面，圖4-1-12為機器人輸出RO應(yīng)用畫面，圖4-1-13為LR Mate 200iD型號機器人EE接口。I/O的極性在信號處在ON時，設(shè)定是否流過電流，通常=ON時，使電流流過信號線，反轉(zhuǎn)=OFF時，使電流流過信號線

8、?；シ丛谶B續(xù)的2個輸出信號的奇數(shù)編號的信號處在ON（OFF）時，將偶數(shù)編號的信號置于OFF（ON）。信號配置是建立機器人的軟件端口與通訊設(shè)備的關(guān)系。注： 操作者面板輸入/輸出SIi/SOi和機器人輸入/輸出RIi/ROi為硬線連接，不需要配置。1.數(shù)字 I/O（DI/DO）信號分配步驟a.依次按鍵操作：【MENU】（菜單）【I/O】（信號）【Digital】（數(shù)字）b.按【F2】CONFIG（分配），進入圖4-1-14；c.按【F3】IN/OUT（輸入/輸出）可在DI/DO間切換，進入圖4-1-15；d.按【F4】DELETE（清除）刪除光標所在項的分配；e.按【F5】HELP（幫助）；f.按

9、【F2】MONITOR（一覽），可返回信號狀態(tài)畫。配置信號二圖4-1-14 數(shù)字DI信號 圖4-1-15 數(shù)字DO信號2.組I/O（GI/GO）信號分配步驟a.依次按鍵操作：【MENU】（菜單）【I/O】（信號）【Group】（組）；b.按【F2】，CONFIG（分配），進入圖4-1-16；c.按【F3】IN/OUT（輸入/輸出），可在GI/GO間切換，進入圖4-1-17；d.按【F4】DELETE（清除）刪除光標所在項的分配；e.按【F5】HELP（幫助）；f.按【F2】MONITOR（一覽），可返回信號狀態(tài)畫面。配置信號二圖4-1-16 組GI信號圖4-1-17 組GO信號3.模擬I/O（

10、AI/AO）信號分配步驟a.依次按鍵操作：【MENU】（菜單）【I/O】（信號）【Analog】（模擬）；b.按【F2】CONFIG（分配），進入圖4-1-18；c.按【F3】IN/OUT（輸入/輸出）,可在AI/AO間切換，進入圖4-1-19；d.按【F4】DELETE（清除）刪除光標所在項的分配；e.按【F5】HELP（幫助）；f.按【F2】MONITOR（一覽）,可返回信號狀態(tài)畫面。配置信號二圖4-1-18 模擬AI信號 圖4-1-19 模擬AO信號給外部設(shè)備手動強制輸出信號(以數(shù)字輸出為例): 1）依次按鍵操作：【MENU】(菜單）【I/O】(信號) 【 Digital】(數(shù)字) 2）

11、通過【F3】IN/OUT（輸入/輸出），選擇輸出畫面;3）動光標到要強制輸出信號的STATUS(狀態(tài))處，進入圖4-1-20；4）按【F4】ON (開)強制輸出，進入圖4-1-21; 按【F5】OFF (關(guān))強制關(guān)閉。強制輸出三圖4-1-20 強制輸出關(guān) 圖4-1-21 強制輸出開仿真輸入/輸出功能可以在不和外部設(shè)備通訊的情況下,內(nèi)部改變信號的狀態(tài)。這一功能可以在外部設(shè)備沒有連接好的情況下,檢測信號語句。信號仿真輸入步驟（以數(shù)字輸入為例）a.依次按鍵【MENU】(菜單) 【I/O】(信號) 【Digital】(數(shù)字)b.通過【F3】IN/OUT (輸入/輸出),選擇輸入畫面；c.移動光標至需要

12、仿真信號的SIM (模擬)處，進入圖4-1-22；d.按F4【 SIMULATE】(模擬),進行模擬，進入圖4-1-23；e.把光標移到 STATUS(狀態(tài))項,按【F4】ON (開),按【F5】OFF (關(guān)),切換信號狀態(tài)；f.移動光標至需要仿真信號的SIM(模擬)處,按【F5】UNSIM (解除）取消仿真。仿真輸入/輸出四圖4-1-22 信號仿真界面圖4-1-23 信號仿真模擬任務(wù)二 建立工業(yè)機器人I/O通訊FANUC工業(yè)機器人常用的I/O設(shè)備的通訊種類有： Process I/O board（機架號為0）、 CRMA15/16（機架號為48）、Profibus（機架號為67）、Devic

13、eNet（機架號為8284）、Ethernet/ IP（機架號為89）、Modbus TCP（機架號96）。下面我們以CRMA15/16（機架號為48）及Modbus TCP（機架號96）為例進行闡述。知曉工業(yè)機器人I/O設(shè)備的通訊種類一1.CRMA15/161）CRMA15外圍設(shè)備控制接口A1與外圍輸入信號（按鈕、傳感器等信號）連接圖，如圖4-2-1所示。注意：在上圖中，輸入設(shè)備的常用電壓為+24V。知曉工業(yè)機器人I/O設(shè)備的通訊種類一圖4-2-1 接口A1與外圍輸入信號連接圖外圍設(shè)備控制接口A1與外圍負載（繼電器等）連接圖，如圖4-2-2所示。注意：每個輸出點的最大輸出電流是0.2A。知曉

14、工業(yè)機器人I/O設(shè)備的通訊種類一圖4-2-2 接口A1與外圍負載（繼電器等）連接圖2）CRMA16外圍設(shè)備控制接口A2與外圍輸入信號（按鈕、傳感器等信號）連接圖，如圖4-2-3所示。注意：在上圖中，輸入設(shè)備的常用電壓為+24V。知曉工業(yè)機器人I/O設(shè)備的通訊種類一圖4-2-3 接口A2與外圍輸入信號（按鈕、傳感器等信號）連接圖外圍設(shè)備控制接口A2與外圍負載（繼電器等）連接圖，如圖4-2-4所示。注意：每個輸出點的最大輸出電流是0.2A。知曉工業(yè)機器人I/O設(shè)備的通訊種類一圖4-2-4 接口A2與外圍負載（繼電器等）連接圖2.Modbus TCPModbus TCP是運行在TCP/IP上的Mod

15、bus報文傳輸協(xié)議，通過此協(xié)議，控制器相互之間通過網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。MODBUS TCP結(jié)合了以太網(wǎng)物理網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)標準TCP/IP以及以MODBUS作為應(yīng)用協(xié)議標準的數(shù)據(jù)表示方法。MODBUS TCP通信報文被封裝于以太網(wǎng)TCP/IP數(shù)據(jù)包中。Modbus TCP是開放協(xié)議，IANA（Internet Assigned Numbers Authority,互聯(lián)網(wǎng)編號分配管理機構(gòu)）給Modbus 協(xié)議賦予TCP編口號為502，這是目前在儀表與自動化行業(yè)中唯一分配到的端口號。表4-2-1為常用的特殊端口號，圖4-2-5為Modbus TCP I/O設(shè)備的通訊應(yīng)用。知曉工業(yè)機

16、器人I/O設(shè)備的通訊種類一十進制數(shù)關(guān)鍵字說明20ftp-dadt文件傳輸協(xié)議（數(shù)據(jù)）21ftp文件傳輸協(xié)議23telnet遠程登錄25smtp簡單郵件傳輸協(xié)議53domain域名服務(wù)器67bootps啟動協(xié)議服務(wù)器80http超文本傳輸協(xié)議110Pop3郵件接收協(xié)議502modbus自動化信息傳輸表4-2-1 常用特殊端口號圖4-2-5 Modbus TCP I/O設(shè)備的通訊1.設(shè)置計算機IP1）依次操作：右鍵單擊網(wǎng)絡(luò)圖標點擊屬性點擊更改適配器設(shè)置進入圖4-2-6網(wǎng)絡(luò)連接。設(shè)定工業(yè)機器人IP二圖4-2-6 網(wǎng)絡(luò)連接2）依次操作：雙擊以太網(wǎng)（本地連接）雙擊Internet 協(xié)議版本4（TCP/I

17、Pv4）進入圖4-2-7IP設(shè)置畫面。3）設(shè)置IP地址（例：10）要求與PLC和機器人位于同網(wǎng)段，子網(wǎng)掩碼默認即可。設(shè)定工業(yè)機器人IP二圖4-2-7 IP設(shè)置2.設(shè)置工業(yè)要器人IP1）依次按鍵操作：【MENU】（菜單） 設(shè)置 主機通訊 【ENTER】確認；2）選擇TCP/IP協(xié)議進入圖4-2-8界面；設(shè)定工業(yè)機器人IP二圖4-2-8 主機通訊3）分別設(shè)置機器人名稱、IP地址（與PC、PLC屬于同網(wǎng)段）和子網(wǎng)掩碼（與PC、PLC相同），路由器IP地址無需設(shè)置，圖4-2-8可供參考。3.計算機端Ping機器人“ping”也屬于一個通信協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議的一部分。利用“ping”命令可以檢查網(wǎng)

18、絡(luò)是否連通。1）PC端檢驗：首先按住鍵盤上的“開始鍵”+“R鍵”，然后在彈出大對話框中輸入“CMD”并回車進入圖4-2-9所示畫面。設(shè)定工業(yè)機器人IP二圖4-2-9 命令提示符窗口 輸入“ping空格”+“IP”，分別測試PLC、機器人網(wǎng)絡(luò)是否連通，并無故障。圖4-2-10所示PC端與PLC、機器人網(wǎng)絡(luò)連接成功。設(shè)定工業(yè)機器人IP二圖4-2-10 網(wǎng)絡(luò)判斷2）機器人端檢驗 依次按鍵操作：【MENU】（菜單） 設(shè)置 主機通訊 【ENTER】確認； 選擇TCP/IP協(xié)議進入圖4-2-11界面；設(shè)定工業(yè)機器人IP二圖4-2-11 主機通訊分別輸入PLC和PC的主機名稱（可隨機設(shè)置）和因特網(wǎng)地址（PL

19、C/IP所設(shè)置的IP），圖4-2-10可供參考；移動光標至IP地址上，操作按鈕【F4】PING，只有在界面正下方顯示Ping（IP）成功才表示機器人端與PLC、PC網(wǎng)絡(luò)連接成功。1.Modbus TCP從站建立1）依次按鍵操作：【MENU】（菜單）【I/O】（信號） 【ENTER】確認；2）按【F1】TYPE（類型），選擇Modbus TCP，進入圖4-2-12Modbus TCP 設(shè)置；設(shè)定工業(yè)機器人Modbus TCP的通訊三圖4-2-12 Modbus TCP設(shè)置2.遠程MODBUS TCP客戶端配置S7-200 SMART PLC的MB_Client指令庫包含MBC_Connect和M

20、BC_Msg 2個指令。MBC_Connect指令用于建立或斷開Modbus TCP連接, 該指令必須在每次掃描時執(zhí)行。MBC_MSG 指令用于啟動對 Modbus TCP服務(wù)器的請求和處理響應(yīng)。MBC_MSG 指令的 EN 輸入?yún)?shù)和 First 輸入?yún)?shù)同時接通時，MBC_MSG 指令會向 Modbus 服務(wù)器發(fā)起Modbus客戶端的請求；發(fā)送請求、等待響應(yīng)和處理響應(yīng)通常需要多個 CPU 掃描周期，EN 輸入?yún)?shù)必須一直接通直到 Done 位被置 1。每個MB_Client指令庫只能創(chuàng)建一個Mdobus TCP連接，如果一個S7-200 SMART 需要連接多個Modbus TCP 服務(wù)器

21、，則需要多個名稱不同的MB_Client指令庫（例如MB_Client_0，MB_Client_1，MB_Client_2）。當Modbus TCP屏幕上的連接字段數(shù)設(shè)置為1或更大時，該機器人將準備接受Modbus TCP客戶端連接。設(shè)定工業(yè)機器人Modbus TCP的通訊三1）編寫通訊指令在建立好工業(yè)機器人Modbus TCP從站后，可以在S7-200 SMART PLC編程軟件中編寫如圖4-2-13所示的MBC_Connect指令程序用于建立Modbus TCP連接，MBC_Connect指令的意義如表4-2-2所示。設(shè)定工業(yè)機器人Modbus TCP的通訊三圖4-2-13 MBC_Con

22、nect指令程序設(shè)定工業(yè)機器人Modbus TCP的通訊三表4-2-2 MBC_Connect指令應(yīng)用詳解MBC_Connect_0各引腳名稱連接符號或設(shè)定值意義備注ENSM0.0常開點EN 使能：必須保證每一掃描周期都被使能。 ConnectSM0.0常開點啟動TCP 連接建立操作。 DisconnectV2.0常開點斷開TCP連接操作。 IPaddr1IPaddr40Modbus TCP 服務(wù)器的IP地址，IPaddr1 是 IP 地址的最高有效字節(jié)，IPaddr4 是 IP 地址的最低有效字節(jié)。與圖4-2-11 機器人端口#1 IP地址相同RemPort: 502Modbus TCP 服

23、務(wù)器的端口號。自動化信息傳輸LocPort502本地設(shè)備上端口號。自動化信息傳輸ConnectDoneV2.1Modbus TCP連接已經(jīng)成功建立。 BusyV2.2連接操作正在進行時。 ErrorV2.3建立或斷開連接時，發(fā)生錯誤。 StatusVB10如果指令置位 “Error” 輸出，Status 輸出會顯示錯誤代碼。2）編寫工業(yè)機器人信號讀寫程序可以在S7-200 SMART PLC編程軟件中編寫如圖4-2-14所示的程序用于讀取工業(yè)機器人的DO（DO03）信號，并向機器人寫入DI（DI14）信號。MBC_MSG 指令用于啟動對 Modbus TCP服務(wù)器的請求和處理響應(yīng)，MBC_Co

24、nnect指令的意義如表4-2-3所示。設(shè)定工業(yè)機器人Modbus TCP的通訊三圖4-2-14 工業(yè)機器人信號讀寫程序設(shè)定工業(yè)機器人Modbus TCP的通訊三表4-2-2 MBC_Connect指令應(yīng)用詳解MBC_MSG_0各引腳名稱連接符號或設(shè)定值意義備注ENSM0.0常開點使能：同一時刻只能有一條MB_Client_MSG指令使能，EN 輸入?yún)?shù)必須一直接通直到 MB_Client_MSG 指令 Done 位被置 1。 FirstSM0.0常開點讀寫請求：每一條新的讀寫請求需要使用信號沿觸發(fā)。 RW0讀請求。程序中讀工業(yè)機器人DO信號 1寫請求。程序中寫工業(yè)機器人DI信號Addr100

25、01讀寫Modbus 服務(wù)器的Modbus 地址： 10001 至 1XXXX 為開關(guān)量輸入觸點；本例中讀機器人V1000.2(DOXX) 40001讀寫Modbus 服務(wù)器的Modbus 地址： 40001 至 4XXXX 為保持寄存器。本例中向機器人寫入V1020.5(DIXX)Count 128DataPtr 數(shù)據(jù)指針：參數(shù) DataPtr 是間接地址指針，指向 CPU 中與讀/寫請求相關(guān)的數(shù)據(jù)的 V 存儲器地址。對于讀請求，DataPtr 應(yīng)指向用于存儲從 Modbus 服務(wù)器讀取的數(shù)據(jù)的第一個 CPU 存儲單元。對于寫請求，DataPtr 應(yīng)指向要發(fā)送到 Modbus 服務(wù)器的數(shù)據(jù)的

26、第一個 CPU 存儲單元。 8DataPtr 數(shù)據(jù)指針：參數(shù) DataPtr 是間接地址指針，指向 CPU 中與讀/寫請求相關(guān)的數(shù)據(jù)的 V 存儲器地址。對于讀請求，DataPtr 應(yīng)指向用于存儲從 Modbus 服務(wù)器讀取的數(shù)據(jù)的第一個 CPU 存儲單元。對于寫請求，DataPtr 應(yīng)指向要發(fā)送到 Modbus 服務(wù)器的數(shù)據(jù)的第一個 CPU 存儲單元。 Done 完成位：讀寫功能完成或者出現(xiàn)錯誤時，該位會自動置1。多條 MBC_MSG 指令執(zhí)行時，可以使用該完成位激活下一條 MBC_MSG 指令的執(zhí)行。 ErrorVB10錯誤代碼，只有在 Done 位為1時錯誤代碼有效。3.工業(yè)機器人信號配置1）配置工業(yè)機器人DO信號依次按鍵操作：【MENU】（菜單）【I/O】（信號） 【ENTER】確認；依次按鍵操作：【F1】TYPE（類型） 數(shù)字輸入輸出 【F3】IN/OUT，切換為圖4-2-15數(shù)字輸出界面；按鍵操作【F2】分配，進入DO信號分配界面進行DO信號配置，如圖4-2-16所示；圖4-2-15數(shù)字輸出圖4-2-16 數(shù)字輸出分配設(shè)定工業(yè)機器人Modbus TCP的通訊三設(shè)置軟件端口的范圍（例：1-80），機架號96（Modbus TCP），插槽1，開始點1（PLC輸入的第一個信號分配給DO1），當狀態(tài)顯示為PEND時分配成功重啟生效，這里先不做重啟操作。2）配置工業(yè)機