基于CC-Link总线的ABB机器人控制方法研究

2019-01-19

制造业自动化 2019年1期

（上海电子信息职业技术学院，上海 201411）

0 引言

随着中国工业的迅猛发展，对工业机器人的需求也日益增加。特别是近年来，随着产业升级，机器越来越多的代替人工。ABB作为世界四大机器人之一，自1994年进入中国以来，得到了迅猛的发展，在汽车、铸造、塑料、金属加工及3C等行业应用广泛。近年来，中小企业中机器人也得到了越来越多的应用。

现代工业控制领域，网络化是一个必然趋势，现场总线应用越来越多，例如Profi-bus、CAN、CC-Link等总线都得到了广泛的应用。如何在ABB机器人与三菱小型PLC之间建立一种可靠的、低成本的网络通信是值得研究的一个问题。本文以ABB机器人和三菱FX3U系列PLC为例，介绍一种在两者之间建立基于CC-Link网络通信的方法，实现机器人的远程控制。

1 CC-Link网络

CC-Link（控制与通信链路系统）是三菱电机推出的开放式现场总线，是一个以设备层为主的网络。具有数据容量大，通信速度多级可选择的有点，同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。一般情况下，CC-Link整个一层网络可由1个主站和64个从站组成。网络中的主站由PLC担当，从站可以是远程I/O模块、特殊功能模块、带有CPU和PLC本地站、人机界面、变频器及各种测量仪表、阀门等现场仪表设备。

图1 CC-Link网络系统图

图1是一个典型的CC-Link网络系统，由1个Ver.1版本的远程设备站和1个Ver.2版本的远程设备站组成。

2 系统配置

三菱PLC与ABB机器人CC-Link系统配置如图2所示，具体设备如表1所示。

图2 系统配置图

表1 系统配置表

1）网络硬件及连接

这是一个1个主站和1个从站构成的CC-Link网络，FX3U-16CCL-M作为主站，DSQC378模块作为从站。

DSQC378是ABB机器人的一个通信模块，它为CC-Link网络和ABB机器人上使用的DeviceNet总线提供了一个接口，实现CC-Link和DeviceNet之间信号的转换。这个设备可作为CC-Link网络中的智能设备站。DSQC378如图3所示，X3为电源接口，X5为DeviceNet接口，用于设定DeviceNet总线地址和在信号线连接，端口说明如表2所示，1-5端口用于电源和信号传输，6-12端口用于DeviceNet地址设置。X8为CC-Link接口。

图3 DSQC378

表2 X5端子说明

作为主站的FX3U-16CCL-M与ABB机器人从站的DSQC378模块接线图如图4所示。

图4 CC-Link连线

2）CC-Link主站设置

CC-Link主站FX3U-16CCL-M模块开关类设定如图所示，主要设定站号为0（主站），传输速率模式设定为2（2.5Mbps）。

图5 FX3U-16CCL-M模块开关设定

使用GX Works2进行网络参数设置如图6、图7所示。

图6 网络参数设置

图7 从站信息设置

3）CC-Link从站设置

（1）DeviceNet设定

根据DSQC378模块X5接口6-12端子的连接情况确定的地址（例如地址为10），在机器人系统中，使用模板设置DSQC378在DeviceNet总线上的参数。完成如图8所示，板卡名称（Name）可不修改，默认为D378B，只需修改地址，DSQC即可作为DeviceNet总线的一站，与机器人系统进行通信。

图8 DSQC378的DeviceNet设定

（2）CC-Link参数设置

需要设置的参数如表3所示，包括:StationNo（站号）、BaudRate（传输速率）、OccStat（占用的站数）、BasicIO（IO类型）、Reset（复位）。

DSQC378的CC-Link参数是在完成其DeviceNet设定基础上进行的，可在机器人DeviceNet Command菜单下添加表4的5个参数，StationNo的设定如图所示，其余设置方法相同，本次设定的参数值如表。

表3 CC-Link参数

图9 参数设置

表4 CC-Link设定值

DSQC378在CC-Link网络中输入/输出数据的设定数量是由 “Occstat”和“BasicIO”两个参数决定的，在设置时可参考表5设置2个参数的值。

表5 IO数据量

3 通信数据规划

完成CC-Link参数设定后，需要进行数据通信的规划，PLC、主站缓冲存储区、DSQC输入输出之间的数据关系如图10所示。PLC和DSQC378之间可进行48bit和2word的信息交换。

图10 PLC与机器人数据交换

1）PLC读取、发送数据方法

通过From指令PLC可读取机器人的发来的数据，通过To指令发送数据给机器人。

图11 PLC读取、发送程序图1

例如，PLC的X0端接了一个按钮，是机器人电机上电信号，通过下面指令将X0这个信号转换为M800信号，然后通过上面的To指令就发送到了机器人DSQC的DI1位置。

图12 PLC读取、发送程序图2

2）机器人读取、发送数据方法

在机器人系统中建立需要的数字输入/输出信号，然后将每个信号与DSQC378上的信号一一做关联，关联完成，机器人即可使用这些信号。其设置方法如表6所示，定义了一个Mort_on信号，这个信号被分配在DSQC378的第一个网络输入端口上，至此，当PLC的X0按钮按下，Mort_on这个信号就发生变化，机器人中就可以使用Mort_on这个信号了。