OPC技术在多工业机器人联动控制中的应用

2019-01-21叶运先

海峡科技与产业 2018年8期

叶运先

广东省海洋工程职业技术学校，广东广州 510320

要想利用控制工业活动所使用的软件达到通信目的，只有通过研发自定义接口的方法。直至OPC这项技术的问世，并将这一技术使用到工业控制中后，研发人员只需提供统一的接口程序，同时根据OPC技术的有关数据通信协议，就可以实现数据通信这一目标。

1 工业机器人

本文选取三台ER20-C10型号的六轴工业机器人作为研究对象，每台机器人具备的负重能力是20kg，其使用的控制系统是Austria公司研发的KEBA控制系统，以及PLC产品使用的硬件设备，它们分属于存在差异的不同生产厂家，两个机器人之间以及机器人和PLC200之间全部无法直接进行通信联系。使用OPC技术，在Windows XP Professional SP2工作环境中，利用Microsoft Visual C++2006这一电脑开发工具，对客户端位置的程序进行编写，随后在开展研究工作的对象机器人以及PLC200当中，对其内部数据进行获取以及传输，实现两个机器人之间进行联动控制以及机器人和PLC200之间进行即时通信的目标[1]。

2 数据储存读取的标准

OPC对数据进行储存以及读取的标准属于OPC标准中的一个核心部分，主要是对工作现场设备获得的在线数据实施储存以及读取。标准内提到：一个OPC的客户端程序能够与一个甚至多个不同的OPC服务器商家进行连接，另外，多个不同的OPC客户端程序同样能够与单一的OPC服务器进行连接，见图1。

图1 OPC的客户端和服务器之间存在的关联

客户端程序和OPC服务器二者进行的连接以及通信工作，经过两种类型的接口最终完成。第一种是专项定制的接口，第二种是自动化形式的接口。专项定制的接口主要用到使用C++这一计算机语言当中的应用开发程序，是要求相关的服务商一定要提供的内容；而自动化形式的接口主要用到使用VB、C#、Delphi等编程过程中使用的语言，它们在实际应用的开发程序中可以进行选择，见图2。

图2 经典的OPC架构示意图

OPC数据存储服务器中主要涵盖了OPC Server（服务器当中的对象）、OPC Group（组对象）以及OPC Item（项对象）三个部分。其中，OPC Server对于服务器中的相关信息内容进行维护，同时担任OPC Group的包容器，能够以动态的形式对OPC Group进行建立以及释放；OPC Group仅对自身的有关信息进行维护，提供包容以及逻辑组织的OPC机制。将其划分成两个组别，分别是公共组以及私有组，其中公共组使用到对大量不同的客户程序端进行共享，而私有组则只是用到单一的客户程序端。OPC项代表与OPC服务器内部的数据进行连接，客户端程序经过OPC Group，完成对OPC项开展的访问工作，以实现获取信号变量的数值（Value）、数据的具体类型（Type）以及达到的品质（Quality）等信息[2]。

3 详细实现步骤

3.1 OPC服务器的组态

3.1.1 对PC站进行配置

对机器人所有区域开展的硬件连接工作结束以后，将Station Configurator Editor打开，在进行配置工作的界面一号槽中加入OPC Server，在三号槽中加入CP5611卡，同时在它的属性对话框内将FROFIBUS参数输入进去，站点地址是3，协议的类型是DP，输送速度设置成1.5Mbps。上述提到的配置工作全部结束之后，将PC站中的Station Name命名成“PC”。

3.1.2 STEP7中的组态PC站

建立一个全新的Simatic PC Station，将一个PC站插入其中，其命名是最初对PC站进行配置操作的Station Name“PC”。在硬件区域的目录窗口中，组态和进行安装操作的硬件要和SIMATIC NET软件版本相同，插槽结构和Station Configurator Editor内部的配置相同。把CP5611设置成DP的主要站点，根据顺序加入西门子生产的EM277模块以及本文研究对象——三台工业机器人中的通信模块FM265/A，将其当作DP的从站，对与之对应的参数进行设置，同时实施编译以及存储操作。将NetPro打开，对PROFIBUS-DP网络进行组态，设立与之对应的站点地址以及传输率等参数，同时开展编译以及存储工作。

3.1.3 控制面板

打开控制面板，将“Set PG/PC Interface”窗口打开，选取“CP5611（PROFIBUS）＜Active＞”，确认开展的编译存储工作未出现漏洞以后，把最后的额正确组态信息下载到PC站内，完成OPC中的服务器涉及的组态工作。

3.2 对客户端程序展开设计工作

客户端程序开展的工作是在OPC服务器中，读取连接展台前方位置的按钮状态数据源的项的对象数值，以此实现对机器人所处状态的判断。随后经过对OPC服务器实施编写操作，把开启这一命令数值传输至与之对应的对象，对文中所述对象机器人以及数控回转台的开启工作进行控制，之后工业智能化机器人就能够跟着音乐，完成一系列活动流程。如图3所示。

图3 程序的具体工作流程示意图

3.2.1 两个工业机器人之间开展联动控制

文中所述对象机器人能够最终运行，其中开展编程工作的是机器人自身安装的示教盒，这一部件最终让机器人实现了示范教学。为了确保在工作过程中不会出现相互干扰的问题，实现联动控制这一目的，应将所有工业机器人供给的输入进去的3个字节以及输出的最后变量（4个字节），添加成OPC服务器当中的OPC Item。

3.2.2 机器人和数控回转台二者之间实现联动控制

若是机器人运行到某一部分操作期间，需要与数控回转台进行联合运行，这时机器人会输出相应的一些变量数值，传输到OPC服务器中对应的OPC Item，等到客户端程序将这一数值读取以后，将OPC服务器内部的PLC200相应的OPC Item填写到命令数值上，对应的PLC程序实现调用，对数控回转台进行控制，让其在-45°～+45°这一区间中进行旋转运行。通过将OPC技术应用到机器人和数控回转台中，最终让这二者之间开展的联动控制操作得以实现。

4 程序设计以及某些代码

4.1 对COM控件进行初始化处理，对OPCG和OPC Item进行注册

HRESULT rl;//使用到对返回函数得出的结果进行调用

Rl=CoInitialize（NULL）

Rl=CISIDFromProgID（L“IPC.SimaticNET”，＆clsid）;

Rl=CoCreateInstance（clsid，NULL，CLSC TX_LOCAL_SERVER，IID_IOPCS-erver，（void**）＆m_pIOPCServer）；//建立OPCserver的实例对象，获取IOPCServer这一接口的指针m_ pIOPCServer

上述工作完成之后，接着是加入名称为“grp1”的OPC Group。按照项目提出的相关要求，将27个OPC Item加入进去。注意SLAVE008内部的OPC项属于组态PLC200当中的变量，这部分变量是独立对组态PLC200进行PLC程序的编写工作。另外，SLAVE004、SLAVE005以及SLAVE006这第三个部分的OPC项，分别是对机器人的头部、右手以及左手部位的变量进行供给[2]。把27个OPC项添加到组态当中，为OPCGroup的OPC Group定义同步开展读写操作的接口。