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        基于西門子S7-1200 Modbus TCP與機器人通信

        2020-09-10 03:25:26陳邦璽
        內(nèi)燃機與配件 2020年1期

        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)備之間進行通信。應用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用。該文以Modebus-TCP通信在全國工業(yè)機器人技術(shù)大賽中的具體應用為例,詳細闡述了西門子S7-1200 Modebus-TCP在TIA Portal V13中創(chuàng)建PLC與匯博機器人通信的使用方法。

        關(guān)鍵詞:Modbus-TCP;PLC;機器人;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)備之間進行通信。應用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用。該文以Modebus-TCP通信在全國工業(yè)機器人技術(shù)大賽中的具體應用為例,詳細闡述了Modebus-TCP在TIA Portal V13中創(chuàng)建PLC與機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】,將以上模塊進行編譯,完成PLC的硬件組態(tài),如圖1所示。

        2 創(chuàng)建PLC與機器人通信模塊

        2.1 添加全局數(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-機器人信息】,數(shù)據(jù)類型設(shè)為【struct】。點擊【PLC-機器人信息】左側(cè)的三角標記,在其下新增【機器人啟動】,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【機器人信息-PLC】,數(shù)據(jù)類型設(shè)為【struct】。點擊【機器人信息-PLC】左側(cè)的三角標記,在其下新增【機器人狀態(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與機器人的通訊,并對新內(nèi)容編譯。

        3 ?創(chuàng)建PLC控制機器人流程模塊

        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控制機器人的流程,并對新內(nèi)容編譯。

        4 ?機器人程序

        機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。機器人在原點的時候給PLC發(fā)送“100”信號,機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為機器人狀態(tài),是機器人發(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。將機器人的主程序及子程序拷貝到匯博機器人的示教器里,并對機器人的輸入輸出信號進行設(shè)置。最后進行PLC與機器人的聯(lián)機調(diào)試并對程序進行修正,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,信陽高級技工學校一級實習指導教師,從事機電一體化專業(yè)理論與實踐教學。

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