西门子CP341通讯处理器在装配机器人测控系统中的应用

2010-04-11廖正菊雷艳华郑元明

制造业自动化 2010年11期

关键词：坐标值工控机数控系统

廖正菊，雷艳华，郑元明

LIAO Zheng-ju, LEI Yan-hua, ZHENG Yuan-ming

（中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，绵阳 621900）

西门子CP341通讯处理器在装配机器人测控系统中的应用

Aplication of siemens CP341 communication processor in assembly robot measure control system

廖正菊，雷艳华，郑元明

LIAO Zheng-ju, LEI Yan-hua, ZHENG Yuan-ming

（中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，绵阳 621900）

本文介绍了CP341通讯处理器在西门子840D数控系统和工控机构建的测控系统中的设计与应用方法，以该处理器为纽带，实现了两个独立系统间大量数据和信号的双向可靠传输，解决了系统的有效集成问题。

840D数控系统；工控机测量系统；CP341通讯处理器

1 测控系统功能介绍

由840D数控系统和工控机测量系统共同构建的测控系统是用于实现装配中多个零件多参数的测量和位置调整，以保证各零件按既定的顺序和位置关系实现准确装配。在对每个零件进行装配时，首先需要进行参数的测量，测量时零件通过运动，以获得测量数据，其测量结果是控制零件作位置调整的依据，因此，两个系统在测量前后均需要进行数据的双向交换。在设计中，采用了集成于840D系统中的PLC 组件CP341通讯处理器作为两个系统信号传输的纽带，并进行通讯协议、NC和PLC软件的开发来实现两个系统间数据的自动交换。其系统构成如图1所示。

图1 测控系统构成简图

在图1中，西门子840D数控系统对零件装配时所需的运动进行控制，工控机测量系统通过采集卡、CCD和激光传感器实现零件的中心位置、空间姿态和方位等参数的测量，PLC组织需要进行交换的数据，如：各轴的位置坐标、测量命令、状态信号等，并通过CP341通讯处理器的RS232接口与工控机的RS232连结，实现数据的发送和接收。

2 通讯协议设计

在CP341上固化有3964(R)通讯协议，用STEP7中的专用组态工具可直接设置传输的波特率、数据位数、停止位数和奇偶校验以及接收帧结束方式等，但由于通讯双方需要遵循相同的通讯协议，因此，在通讯方工控机端则需要进行3964(R)通讯协议软件开发，在设计中，工控机端是在windows环境下，用VC语言进行该协议的开发。

数据传输时，3964(R)在发送数据前后加一些控制字符形成发送信息帧，控制字符既是表示信息帧开始或结束的标志，也是发送方与接收方的握手信号，还可用来保证传输数据的完整，控制字符有：正文开始字符STX(ASCII码为02 H)，数据链路转换字符DLE(10H)，正文结束字符ETX(03H)，块校验字符BCC和否定应答字符NAK(15H)。

3 定义发送和接收数据块的结构

在机器人测控系统中，需要定义通讯双方发送和接收的数据块，本设计是以840D数控系统为控制主机，通过CP341通讯处理器向工控机测量系统发送的数据块结构定义为DB110（如图2所示），从工控机端接收的数据块结构定义为DB111（如图3所示）。

图2 发送数据块DB110

在图2中，需要测量的任务，由字符‘T’（DB0）和序号1－8（DB1）组成，对应T1―T8命令；当前零件号 1――9（DB4）；状态命令DBX2.0和DBX3.0；各轴坐标：轴名DBW10、当前坐标值DBD12，轴名DBW16 当前坐标值DBD18…等。

图3 接收数据块DB111

在图3中，当前测量的任务，由字符‘T’（DB0）和序号1－8（DB1）组成，对应T1―T8命令；当前测量零件号 1――9（DB4）；状态命令：测量系统在测量中 DBX2.0、测量系统测量结束 DBX2.1、测量系统准备好DBX3.0、测量系统重复测量DBX3.1、测量系统测量数据有效DBX3.2等；各轴名及轴调整的坐标值：轴名DBW10、调整坐标值DBD12，轴名DBW16 目标坐标值DBD18…等。