基于西門子S7-1200 Modbus TCP與機(jī)器人通信

摘要：Modbus-TCP是運行在TCP/IP上的Modbus傳輸協(xié)議。通過此協(xié)議，控制器相互之間或控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）可以和其它設(shè)備之間進(jìn)行通信。應(yīng)用Modbus-TCP構(gòu)建的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)具有組網(wǎng)簡單，通信高效、穩(wěn)定的特點，因而在工業(yè)工程中得到了較多的應(yīng)用。該文以Modebus-TCP通信在全國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)大賽中的具體應(yīng)用為例，詳細(xì)闡述了西門子S7-1200 Modebus-TCP在TIA Portal V13中創(chuàng)建PLC與匯博機(jī)器人通信的使用方法。

關(guān)鍵詞：Modbus-TCP;PLC;機(jī)器人;通信

0 ?引言

Modbus-TCP是運行在TCP/IP上的Modbus傳輸協(xié)議。通過此協(xié)議，控制器相互之間、或控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）可以和其它設(shè)備之間進(jìn)行通信。應(yīng)用Modbus-TCP構(gòu)建的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)具有組網(wǎng)簡單，通信高效、穩(wěn)定的特點，因而在工業(yè)工程中得到了較多的應(yīng)用。該文以Modebus-TCP通信在全國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)大賽中的具體應(yīng)用為例，詳細(xì)闡述了Modebus-TCP在TIA Portal V13中創(chuàng)建PLC與機(jī)器人通信的使用方法。

1 ?硬件組態(tài)

打開TIA Portal V13軟件，創(chuàng)建新項目，項目命名為“Communication”，更改保存位置（自定），點擊【創(chuàng)建】。新項目創(chuàng)建成功后，對硬件進(jìn)行組態(tài)。

1.1 添加PLC控制器

在【項目樹】、【設(shè)備】、【Communication】下雙擊【添加新設(shè)備】，出現(xiàn)添加新設(shè)備對話框，點擊對話框左側(cè)【控制器】。在控制器選擇框里，依次選擇SIMATIC S7-1200，CPU 1215C DC/DC/DC，6ES7 215-1 AG40-0XB0。在對話框右側(cè)【設(shè)備】下，版本選擇V4.0。點擊【確定】。

在PLC屬性里設(shè)置PLC以太網(wǎng)網(wǎng)址：192.168.8.101。

1.2 添加通信模塊

在【硬件目錄】下，依次選擇【通信模塊】、【點到點】、【CM1241（RS422/485）】，雙擊【6ES7 241-1CH32-0XB0】，完成通信模塊的添加。

1.3 添加IO模塊

在【硬件目錄】下，依次選擇【DI/DQ】、【DI 16/DQ 16x24VDC】，雙擊【6ES7 223-1BL32-0XB0】，完成IO模塊的添加。

點擊【編輯】下來菜單，點擊【編譯】，將以上模塊進(jìn)行編譯，完成PLC的硬件組態(tài)，如圖1所示。

2 創(chuàng)建PLC與機(jī)器人通信模塊

2.1 添加全局?jǐn)?shù)據(jù)塊

在PLC_1程序塊添加新塊，名稱為“DBPubulic”，類型為數(shù)據(jù)塊（DB）。在DBPubulic數(shù)據(jù)塊中寫入靜態(tài)變量（static）：

新增變量【PLC-機(jī)器人信息】，數(shù)據(jù)類型設(shè)為【struct】。點擊【PLC-機(jī)器人信息】左側(cè)的三角標(biāo)記，在其下新增【機(jī)器人啟動】，數(shù)據(jù)類型設(shè)為【int】;新增【通道】，數(shù)據(jù)類型設(shè)為【int】;新增【通道_1】、【通道_2】…【通道_14】，數(shù)據(jù)類型均設(shè)為【int】。

新增變量【機(jī)器人信息-PLC】，數(shù)據(jù)類型設(shè)為【struct】。點擊【機(jī)器人信息-PLC】左側(cè)的三角標(biāo)記，在其下新增【機(jī)器人狀態(tài)】，數(shù)據(jù)類型設(shè)為【int】;新增【通道】，數(shù)據(jù)類型設(shè)為【int】;新增【通道_1】、【通道_2】…【通道_14】，數(shù)據(jù)類型均設(shè)為【int】。

右擊【DBPubulic】數(shù)據(jù)塊，點擊【屬性】，將優(yōu)化的塊訪問前面的“√”去掉。

2.2 創(chuàng)建FB數(shù)據(jù)塊

2.2.1 定義FB數(shù)據(jù)塊

在PLC_1程序塊添加新塊，名稱為“通信模塊”，類型為函數(shù)塊（FB），語言選擇“LAD”。在通信模塊數(shù)據(jù)塊中寫入靜態(tài)變量（static），如圖2所示。

2.2.2 添加通信指令

在程序段1中添加PLC通信指令“MB_CLIENT”，并設(shè)置各個輸入輸出，如圖3所示。

選擇“#MB_CLIENT_Instance”，單擊右鍵轉(zhuǎn)至定義，修改靜態(tài)變量中“MB_UNIT_ID”的默認(rèn)值為1。

2.2.3 完成通訊程序

打開MAIN主程序，將通訊模塊拖動到程序段1中，完成PLC與機(jī)器人的通訊，并對新內(nèi)容編譯。

3 ?創(chuàng)建PLC控制機(jī)器人流程模塊

3.1 定義FB數(shù)據(jù)塊

在PLC_1程序塊添加新塊，名稱為“流程控制”，類型為函數(shù)塊（FB），語言選擇“LAD”。在通信模塊數(shù)據(jù)塊中寫入靜態(tài)變量（static），如圖4所示。

名稱：步啟動;數(shù)據(jù)類型：int

3.2 添加PLC變量

在PLC_1的PLC變量內(nèi)的默認(rèn)變量表里添加PLC變量，如圖5所示。

3.3 添加流程控制指令

在程序段中添加流程控制指令，并設(shè)置各個輸入輸出，如圖6所示。

3.4 完成流程控制程序

打開MAIN主程序，將流程控制拖動到程序段2中，完成PLC控制機(jī)器人的流程，并對新內(nèi)容編譯。

4 ?機(jī)器人程序

機(jī)器人編寫一個主程序和兩個子程序。要求主程序一直循環(huán)。如果接收到PLC發(fā)送的“11”信號，執(zhí)行第一個子程序;如果接收到PLC發(fā)送的“22”信號，執(zhí)行第二個子程序。機(jī)器人在原點的時候給PLC發(fā)送“100”信號，機(jī)器人在工作過程中給PLC發(fā)送“200”信號。

主程序：

Main（）

WHILE TRUE DO

sendingSignal.val ：= 100;

IF recieptSignal.val = 11 THEN

CALL rPick1（）;

END_IF

IF recieptSignal.val = 12 THEN

? ? ?CALL rPick（）;

END_IF

END_WHILE

子程序1：

rPick（）

sendingSignal.val ：= 200;

PTP（apHome）;

Lin（pickSafe）;

Lin（pickOver）;

Lin（pick）;

WaitIsFinished（）;

doubleXp.Set（TRUE）;

WaitIsFinished（）;

Lin（pickOver）;

Lin（pickSafe）;

Lin（putSafe）;

Lin（putOver）;

Lin（put）;

WaitIsFinished（）;

doubleXp.Set（FALSE）;

WaitIsFinished（）;

Lin（putOver）;

Lin（putSafe）

子程序2：

rPick1（）

sendingSignal.val ：= 200;

PTP（apHome1）;

Lin（pickSafe1）;

Lin（pickOver1）;

Lin（pick1）;

WaitIsFinished（）;

jiaZhua.Set（TRUE）;

WaitIsFinished（）;

Lin（pickOver1）;

Lin（pickSafe1）;

Lin（putSafe1）;

Lin（putOver1）;

Lin（put1）;

WaitIsFinished（）;

jiaZhua.Set（FALSE）;

WaitIsFinished（）;

Lin（putOver1）;

Lin（putSafe1）;

PTP（apHome1）;

程序中變量sendingSignal.val為機(jī)器人狀態(tài)，是機(jī)器人發(fā)送給PLC的;變量recieptSignal.val為賦值數(shù)據(jù)，是PLC發(fā)送給機(jī)器人的。

5 ?程序調(diào)試

將TIA Portal V13中“Communication”項目下載到S7-1200設(shè)備里。將機(jī)器人的主程序及子程序拷貝到匯博機(jī)器人的示教器里，并對機(jī)器人的輸入輸出信號進(jìn)行設(shè)置。最后進(jìn)行PLC與機(jī)器人的聯(lián)機(jī)調(diào)試并對程序進(jìn)行修正，以符合設(shè)計要求。

6 ?小結(jié)

本文主要介紹了西門子S7-1200 Modbus-TCP與機(jī)器人的通信，本案例中用到了PLC的“MB_CLIENT”指令，實現(xiàn)了PLC與機(jī)器人的相互訪問。由于篇幅所限，本文未到之處，敬請諒解。

作者簡介：陳邦璽（1980-），河南信陽人，信陽高級技工學(xué)校一級實習(xí)指導(dǎo)教師，從事機(jī)電一體化專業(yè)理論與實踐教學(xué)。