工控無憂 發表於 2020-04-27 17:04:00
1 實現的功能，及應用的場合
1.1 學習機器人的前提條件
學習該內容前須掌握以下的幾個知識點：
西門子S7-1500 PLC的基本知識包括西門子系列PLC使用Profinet組態通訊的方式，西門子PLC中基本的數據類型組成（位，字節，字和雙字），西門子PLC與第三方設備通訊後IO點映射的基本概念以及使用西門子PLC簡單編寫程序的能力。
1.2 機器人的簡單介紹
山葉四軸機器人的四個軸分別是X軸，Y軸，Z軸以及R軸。具體的軸的位置見圖1-1。所有的四軸機器人基本上是有這四個軸組成的，所以我們對其有個基本的了解就行，學習機器人主要是學習機器人的控制器。下圖是山葉四軸機器人的示例圖。可用於工業現場工件的抓取放置。
2 控制器面板介紹
山葉四軸機器人的控制為RCX340，具體的控制器上各個接口的作用如下圖所示：
RCX340控制器是山葉機器人用來控制四軸機器人的控制器，它的外觀可見圖2-1。上面的插頭口分別是軸1控制接頭，軸2控制接頭，軸三控制接頭，軸四控制接頭。選件板（主要用於和第三方通訊，此次項目中使用到的是PROFINET通訊）。Enthernet接口：用於控制器與PC通訊。PB接口：用於連接示教器。若沒有選購示教器則接口處的插頭也不能拔掉，因為插頭中有廠家以及短接好的安全信號線。電源端子：共兩組220V交流電源，一組是控制器電源，一組是伺服馬達電源。四組電池組：用於控制器的斷電數據保持，若將其拔掉則會報電池錯誤。四組電池組分別對應四個伺服軸。
3軟硬體介紹
3.1 RCX340控制器接線操作
3.2電路圖
電路圖中L，N和PE是控制器的外部220V電源，該電源用於給控制器供電。圖中的A1-A6和B1-B6是控制器面板上的Safety信號，若不接外部控制信號則應將A1A2，A3A4，A5A6，B1B2，B3B4，B5B6相應的短接起來。若需要接入安全信號或者急停則應按照上圖所示的接法接入外部安全信號。至於右邊的PBX接線則表示機器人示教器與控制器的接線，若選購了示教器則出廠時廠家會為你接好線，若沒選購廠家也會為你將插頭接口，所以這部分的接線圖僅供參考學習。
3.3 軟體介紹
CX340控制器使用的編輯軟體是RCX-Studio。注意該控制器的另一個軟體為RCX-Studio Pro，該軟體是RCX-Studio到升級版。該軟體需要秘鑰，如無秘鑰使用RCX-Studio就行。
下面我們來重點介紹該軟體的使用方法。打開該軟體，點擊新建連接彈出如圖2.2-1所示的界面，可使用網線連接。注意該控制器默認IP位址是192.168.0.2，埠號為23。
使用控制器RCX340可分為兩種情況來控制，具體可分為通過PLC控制器以及不通過PLC來控制。若不通過PLC來控制則需手動在軟體中將控制器的馬達上電。而使用PLC來控制RCX340則需要在PLC程序中寫上電程序和輸入緊急停止程序。
具體的手動步驟可見附件說明書的《RCX-StudioPro_C_V.1.16》中的第四節P14頁聯機操作。該章節介紹了使用該軟體聯機時的操作，包括與控制器的連接，伺服上電，原點回歸，寸動移動，點位跟蹤以及監控功能。將這一小節讀完可完全掌握該軟體常用的一些操作。
4實現功能步驟
4.1 與PLC的組態通訊連接
此次項目所採用的的通訊方式為與西門子S7-1500PLC的Profinet通訊，首先需要去官網下載RCX340控制器的GSD文件，網址為：
https://www.yamahamotor.com.cn/robot/download/fieldbus/
下載好後打開博圖進行GSD文件的安裝。然後在設備組態中搜索RCX340，將其拖入組套網絡中。控制器與PLC之間的IO點是經過映射來交換信息的，可以從下圖中看圖兩個插槽中總共分配了48個字節，分別是第一個插槽16個字，第二個插槽16個字節。
若對於西門子軟體與第三方設備組態通訊不夠了解的可查看附件說明書中的《PROFINET_RCX340_C_V.1.03》，該說明書介紹了機器人和PLC通訊的一些簡單步驟。
硬體組態圖
上圖是一部分映射點的對應。比如Qn表示的是PLC硬體組態中的起始地址，通過上圖可知PLC組態的起始的起始地址是500則上圖中的Qn+32表示的是QB532位元組，也就是第二個插槽的字節。其中表格中寫有功能的IO點是控制器已經定義好的具有特殊功能的埠，保留區的埠是不可用的埠，而通用輸入通用輸出則是用於讓我們自己來定義的接口。具體的說明可查看附件中的《Remote IO_RCX340》這一說明書中的P1-5頁。
4.2 PLC編程介紹
下面我就截取一部分程序來做一個PLC與機器人對接信號的介紹。從下圖中可以看出這兩段程序分別起到的作用是用來解除控制器的緊急停止，給伺服馬達上電，關閉機器人的暫停功能以及對機器人的報警進行復位。程序中的輸出點Q映射控制器的SIW（），這些點就是我上面所說的特殊功能點。這些點的功能已經被控制器系統給定義好了，我們只需查閱手冊然後使用PLC來導通對應的Q點即可。
圖中Q532.0表示的是來自PLC的緊急停止信號，當使用PLC控制機器人時請務必使該電導通，當該點導通時延時1s來使得伺服馬達上電。Q532.6表示機器人的暫停信號，當該電不通時機器人暫停。第二段的Q533.6表示機器人報警復位，當機器人報警時可通過導通該點來時機器人的報警復位掉。
4.3 機器人編程介紹
介紹完了PLC程序後我們來介紹一下機器人編程，在看機器人程序時需要將兩者結合起來看。我們結合下圖以及PLC程序來看一下這段程序的意思。
首先我們先定義一個*ATEST的標籤，該標籤部分為主程序，然後使用CASE語句來選擇不同值的情況下跳轉到不同標籤下的程序。這裡的SIW（2）是由PLC的QW504映射過來的，我們給QW504賦值多少程序就會進入哪條子程序。具體的每條程序的含義可見示例程序後面的注釋。
剛才講的是如何通過賦值然後將值傳送給機器人從而使用CASE語句來選擇子程序。現在我們來講一下如何通過PLC來看控制器機器人運動。首先我們需要PLC輸出一個點來給控制器，通過這個點來告訴控制器需要移送機器人。比如圖中的DB13.DBX8.2，用這個點來接通機器人的SI2（0），當WAIT SI2（0）滿足即SI2（0）=1時執行下一步MOE P，P3（使用點對點的移動到P3位置），然後等待軸完全停止後置位一個點SO2（0），然後該點通過映射給I537.1表示機器人已到達所需要移動到的位置。這就是一個PLC控制機器人，然後機器人回饋信號給PLC已到達位置的信號交互。可參考這個程序然後根據實際工藝對象來編寫程序。
1 項目通用性總結
總結一下使用機器人首先需要了解該機器人所使用的控制型號，根據型號查詢該類控制器的接線方式。接線完成通電成功後首先需使用PC連接機器人控制器，若所使用的機器人配備了示教器則可使用示教器動作。不論使用的是PC還是示教器在第一次上電後都需要進行一個原位回歸。使用PC可對機器人進行伺服上電，報警查詢，寸動等操作。進行完成後需對機器人與PLC進行通訊連接以及信號對接，然後就是在機器人軟體中進行編程試驗並與PLC接收發送的信號進行互動。
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