工業(yè)機(jī)器人與可編程控制器（西門子PLC）的通訊

王亞鋒

【摘 要】可編程控制器（西門子PLC）能夠很好的控制工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際操作的運(yùn)行動(dòng)作，這是得益于西門子PLC在機(jī)器人信息接收端口能夠形成很好的數(shù)據(jù)交流與信息通訊，從而執(zhí)行控制命令?這種信息端口很夠很好的容納可編程控制器傳輸?shù)男盘?hào)，是符合工業(yè)發(fā)展需求的，兩者的結(jié)合在在現(xiàn)代工業(yè)中起到很大的作用?

【關(guān)鍵詞】工業(yè)機(jī)器人；可編程控制器；通訊

引言

可編程控制器（西門子 PLC）與我們所常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)相同，分為兩部分組成，一是硬件，二是軟件，是一種以微處理器為核心的用作數(shù)字控制的特殊計(jì)算機(jī)。通過(guò)他的內(nèi)部結(jié)構(gòu)運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)與工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行通訊對(duì)接，控制機(jī)器人操作程序指令，在工業(yè)上得到很好利用。其在處理程序上方便快捷，能夠模擬大量程序數(shù)據(jù)，有較強(qiáng)的控制功能和大量數(shù)據(jù)分析處理能力。機(jī)器人在工業(yè)上運(yùn)用的最為廣泛，那么，在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用可編程控制器能夠幫助更好的實(shí)施工業(yè)操作，提高工業(yè)效率，增加工業(yè)生產(chǎn)率。

1?工業(yè)機(jī)器人與可編程控制器（西門子PLC）實(shí)現(xiàn)通訊的原理

可編程控制器在本質(zhì)上也是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一種，在相對(duì)一般的計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，它在工業(yè)上的連接口作用上更強(qiáng)，能夠有效的控制和指令機(jī)器人實(shí)施操作和完成工作任務(wù)，對(duì)它發(fā)出的信號(hào)指令能夠快速有效的接受，實(shí)現(xiàn)兩者之間的有效對(duì)接，通過(guò)數(shù)據(jù)的傳播和信號(hào)發(fā)出，在機(jī)器人身上實(shí)現(xiàn)智能化通訊，完成信息的交換，交流?西門子PLC中的編程語(yǔ)言能更好的被識(shí)別，認(rèn)讀，符合工業(yè)中對(duì)機(jī)器人的控制?profibus是工業(yè)機(jī)器人和可編程控制器之間的通信協(xié)議是一種優(yōu)化的通信模塊，旨意在解決設(shè)備一級(jí)的高速數(shù)據(jù)通信?在這一級(jí)，中央控制器（如PLC/PC）通過(guò)高速串行線同分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（I/O驅(qū)動(dòng)器?閥門等）進(jìn)行通信，傳輸速率可達(dá)12Mbit/s?一般情況下，profibus在工業(yè)機(jī)器人和可編程控制器之間通過(guò)從站循環(huán)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?profibus定義了第一?二層和用戶接口?第三到七層未加描述?可編程控制器規(guī)定了可編程控制器系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說(shuō)明了各種不同設(shè)備的設(shè)備行為?profibus：RS-485雙絞線或光纜通信速率為9.6kbps-12Mbps；最大距離12Mbps時(shí)為100m，1.5Mbps時(shí)為200m，可用中繼器加大距離，最多站數(shù)126個(gè)?能夠最大速度進(jìn)行在工業(yè)機(jī)器人和可編程控制器之間的通信協(xié)議實(shí)時(shí)通過(guò)?這樣使得整個(gè)程序高效，快速的進(jìn)行機(jī)器運(yùn)作開(kāi)始工作?機(jī)器人接受連接口相對(duì)于可編程控制器發(fā)送的信息更具有親和力，不屬于抗拒抵抗程序，有更好的融合度?在機(jī)器人接受信息的端口對(duì)PLC發(fā)來(lái)的指令信息更快的進(jìn)行掃描，過(guò)濾，然后實(shí)現(xiàn)信息交換，吸收，對(duì)自身內(nèi)部完成各個(gè)部位的系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)一系列的動(dòng)作，在整體上完成工業(yè)操作?

2?格法生產(chǎn)線自動(dòng)系統(tǒng)

2.1?工業(yè)機(jī)器人控制語(yǔ)言的設(shè)計(jì)

機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制需要使用專用的機(jī)器人控制語(yǔ)言，一般不使用普通計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，這是因?yàn)椋簷C(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制涉及大量算法（運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)，控制等），在機(jī)器人控制語(yǔ)言中可W開(kāi)發(fā)專口的指令進(jìn)行處理，使用戶擺脫繁瑣算法的約束，能在更高層次上進(jìn)行編程。機(jī)器人操作的對(duì)象是在H維空間中，有許多不同的物理特性，而普通計(jì)算機(jī)語(yǔ)言沒(méi)有提供對(duì)H維物體的描述方法。機(jī)器人一般是在復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境中工作的，因此必須使用各種傳感器進(jìn)行監(jiān)控，凡在機(jī)器人控制語(yǔ)言中也可用?？诘闹噶顏?lái)處理。機(jī)器人系統(tǒng)的編程能力極大地決定了機(jī)器人使用的靈活性和智能程度。一套機(jī)器人編程語(yǔ)言的設(shè)計(jì)是否合理，直接關(guān)系到機(jī)器人編程能力的強(qiáng)弱。因而，機(jī)器人控制語(yǔ)言系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是相當(dāng)重要的。這里為工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言屬于動(dòng)作級(jí)語(yǔ)言，根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制和示教編程的需求：設(shè)計(jì)了四類機(jī)器人指令和屯類機(jī)器人數(shù)據(jù)類型。其中屯類數(shù)據(jù)類型作為四類機(jī)器人指令的參數(shù)，并且指令參數(shù)的定義和聲明是在獨(dú)立的數(shù)據(jù)文件中，而機(jī)器人指令所在的機(jī)器人程序文件也是單獨(dú)的文件，一一對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)文件和程序文件共同組成完整的示教程序。

2.2?KawasakiCX210L機(jī)器人與系統(tǒng)通訊過(guò)程

現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式?傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用一對(duì)一的設(shè)備連線，按分控制或回路進(jìn)行連接；位于現(xiàn)場(chǎng)的控制和檢測(cè)設(shè)備與位于控制室的主控制器之間采用一對(duì)一的物理連接?現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)由于采用了智能的具有現(xiàn)場(chǎng)通信接口的數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，能夠把原先如plc系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊?輸入輸出模塊等放置在現(xiàn)場(chǎng)，加上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有通信能力，現(xiàn)場(chǎng)的控制?測(cè)量設(shè)備可以與電動(dòng)機(jī)?閥門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接傳送信號(hào)，因而控制系統(tǒng)功能能夠不依賴控制室的計(jì)算機(jī)或控制儀表，直接在現(xiàn)場(chǎng)完成，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制?PROFInet將工廠自動(dòng)化和企業(yè)信息管理層IT有機(jī)地融為了一體，同時(shí)又完全保留了profibus現(xiàn)有的開(kāi)放性?該總線支持開(kāi)放的?面向?qū)ο蟮耐ㄐ?，這種通信建立在通用的EthernetTCP/IP基礎(chǔ)上，優(yōu)化的通信機(jī)制還可以滿足實(shí)時(shí)通信的要求?

3?工業(yè)機(jī)器人與可編程控制器（西門子PLC）實(shí)現(xiàn)通訊的實(shí)際應(yīng)用

可編程控制器就其結(jié)構(gòu)和功能程序上來(lái)講，實(shí)用于生活中的各個(gè)方面，例如：家用電器方面，工業(yè)控制機(jī)器人操作方面等等，它總體來(lái)說(shuō)還是屬于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的控制器，執(zhí)行著各方面的指令和控制程序?在工業(yè)控制上，被運(yùn)用在工業(yè)機(jī)器人上，更是符合了現(xiàn)實(shí)的要求，而且，在控制器上能夠很好的與工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)信息通訊交流，這無(wú)疑不是對(duì)工業(yè)的極大改善?在流水線上，工業(yè)機(jī)器人實(shí)際操作的就是重復(fù)循環(huán)往復(fù)的動(dòng)作，這也是契合可編程控制器的運(yùn)作原理的，PLC對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字重組和模擬，再將改變的數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)器人，機(jī)器人能夠識(shí)別并進(jìn)行反應(yīng)和執(zhí)行動(dòng)作，對(duì)傳送信息存儲(chǔ)在內(nèi)部程序中，以可編程控制器控制其反復(fù)做出執(zhí)行動(dòng)作?從另一個(gè)角度來(lái)看，因?yàn)閳?zhí)行的工業(yè)操作就是一個(gè)一個(gè)釘子一個(gè)眼的動(dòng)作，不需要很復(fù)雜的動(dòng)作，既然就不需要復(fù)雜的程序來(lái)控制指令，對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的這種特殊要求，可編程控制器是最好的選擇，它可以實(shí)現(xiàn)編程在機(jī)器端口很好的信息通訊對(duì)接，不排斥，不抵抗，能很好的接納西門子PLC控制發(fā)出的信息，完成自身系統(tǒng)內(nèi)部的反復(fù)運(yùn)作，極大的提升了工業(yè)效率?

結(jié)束語(yǔ)

近40年來(lái)，機(jī)器人制造業(yè)與機(jī)器人學(xué)的研究一直是國(guó)際?國(guó)內(nèi)極為重視的高科技領(lǐng)域之一，得到了極其迅速的發(fā)展?當(dāng)前，機(jī)器人的應(yīng)用范圍已擴(kuò)大到人類生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面，極大地影響和促進(jìn)了工業(yè)?國(guó)防和科技事業(yè)的發(fā)展?在早期的機(jī)器人研究中，與機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)相比，其控制用計(jì)算機(jī)的價(jià)格高且運(yùn)算能力有限，故只能采用極簡(jiǎn)單的控制方案，難滿足高速?高精度機(jī)器人性能要求?

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（作者單位：精誠(chéng)工科汽車系統(tǒng)有限公司底盤研究院）