电气工程师进阶：西门子PLC与ABB机器人是如何通讯的？

ABB机器人有那些通讯方式？

针对工业机器人，我们一般会关注两个方面：运动性能，直接决定了机器人是否能够用于特定的工艺,比如精度和速度；通信方式，直接决定了机器人能否集成到系统中，以及支持的控制复杂度。通常，ABB机器人支持的通信方式有：

（1）普通IO：

a)Signal

b)Group signal

（2）总线：

a)Profinet

b)Profibus

c)DeviceNet

d)EthernetIP等

（3）网络：

a)Socket

b)PC SDK

c)RWS（robot web service）

d)OPC

e)RMQ（robot message queue）

（4）其他：confidential

接下来，就重点介绍一下西门子博途中S7-300的PLC是如果通过DP与ABB机器人进行通讯的。

1.博途TIA的配置

在博途软件中新建项目，本案例选取西门子S7-300PLC，其型号为CPU 313C-2DP，该PLC 为集成式的PLC，自带PROFIBUS-DP口，可以作为主站也可以作为从站，在本案例中，PLC作为主站。

第一步：添加GSD文件。

在博途软件里，依次点击“选项”、“管理通用站描述文件”如下图：

选中GSD文件，并点击安装，安装因电脑而已，可能需要一点时间。

第二步：双击“设备组态”，并将视图切换成网络视图，如下图：

第三步：在右侧“硬件目录”功能栏里的搜索栏里输入anybus，出现如下搜索结果：

第四步：展开Anybus-CC PROFIBUS DP-V1,并按住鼠标左键，将其拖拽到网络视图中，如下图：

第五步：按住鼠标左键选中PLC_1的DP口，并与slave_1的DP口相连，如下图所示：

做到这里，PLC与机器人的硬件组态就已经结束，为了保证正确率，我们需要检查主站与从站的地址，默认的情况下，PLC作为主站，其地址为2，Slave_1也就是机器人端默认的地址是3，如下所示：

2.机器人端设置

第一步：在示教器的“配置”菜单里，确保系统里支持Industrial Network， 展开Industrial Network，并确保系统里存在PROFIBUS_Anybus，如下图所示：

第二步：在“配置”菜单下，展开PROFIBUS Internal Anybus Device,如下图所示：

第三步：如果第二步里面出现了PB_Internal_Anybus,则无需添加， 如果没有出现，则添加，如下图所示：

其中，Name位置填入名称，Input Size（bytes）和Output Size（bytes）填入相应的通讯容量，其中最多支持512位，也就是64的字节。其余内容无需更改，添加完毕后，点击确定。

3.PLC侧通讯程序的编写

PLC侧的通讯程序较为简单，只需要将对应的位值移动到相应的地址即可，在本案例中，PLC与机器人没从通讯输入输出一个字节。

第一步：展开左侧项目树下的分布式I/O，依次展开，找到设备组态，并双击。 如下图：

第二步：在右侧的硬件目录菜单栏，找到“Input 1 byte”和“Output 1 byte”，并分别双击， 使之出现在左侧的Slave_1下面，这一步的内容就是告诉PLC每次和机器人发送和接受是以一个字节为单位。如下图所示：

第三步：确定PLC的通讯地址，这一步至关重要，关系到程序里面的地址如何确定， 分别选中“Input 1 byte”和“Output 1 byte”并右击，选中“属性”，这里采用各自的默认地址即可，如下所示：

做到这里，所有的配置已经设置完毕。

最后一步：在Main程序块中添加如下的程序：

改程序代表将PLC将1通道的1.0-1.7一个字节的状态值发送到256.0-256.7，其中256.0-256.7对应的就是机器人的接收端的第一个字节，我们可以在机器人示教器的IO监控界面里进行监控如下所示：

【延伸阅读1】什么是机器人系统集成？

机器人是集合机电一体的高科技产品，能够模仿人类的动作，是当今社会中工业生产的主要力量。工业机器人由多个部件组成，可以说机器人的生产带动了多个行业的发展，但是随着技术的发展，工业机器人市场发生了不少的变化，一起来了解机器人系统集成的未来趋势。

工业机器人的业务主要有两块，一块是机器人本身的研发，包括关键零部件、控制系统等，这一部分保证了工业机器人的可靠运动;另一块是机器人在实际应用中针对现场的集成开发，包括工装夹具、现场使用的焊枪、喷枪等，完整的一个系统的调试开发，就是机器人系统集成。机器人集成未来趋势：非标标准化行业细分化。

非标标准化是指，机器人集成是一项客户定制化要求较高的工作。而设备一旦非标准，则很难大规模量产。难以量产会导致一方面成本难以降低，另一方面难以迅速上量。

但标准化难度较大，什么样的企业有机会实现标准化呢?这又回到了我们在智能制造系列一中反复强调的工艺是门槛。对某一行业的工艺有深入理解的标的，有机会将机器人集成模块化、功能化、进而作为标准设备来提供。

目前我国的机器人系统集成已经有了新的突破，当下的机器人种类非常多，如喷涂机器人，码垛机器人，装配机器人等等，分别适用于不同的领域，这样未来人们的主要工作都倾向于知识，技术类，远离繁重的体力劳动，希望以上的知识能够为大家带来帮助。

【延伸阅读2】工业机器人项目集成方案如何设计？——ABB机器人集成

非标设计，简单地说，非标设计是为了满足企业某种特殊的生产需求，将脑中解决需求的想法实物化而制定数据、资料的工作。那么我们可以明白定义中的两点性质：

（一）非标设计的定义 （1）满足生产需求（2）制造出生产设备（即想法实物化）。

（二）非标设计的内容

为了制造生产设备，必须明确以下内容：考虑什么，如何考虑，想制造出什么设备。

（1）如果想制造出设备，其功能又如何？（2）实现该功能的机构、材质、尺寸、加工方法如何？（3）是否能真正组装起来？怎么搬运，是否拆卸？追加加工，维修保养是否方便？（4）制造设备的成本如何？ 这些都是非标设计需要考虑的内容。关于如何考虑，在以后的文章中会详细讲解。想说下非标设计考虑的对象：大体上可分为机械、电气以及控制，机械是整个设备的躯体，电气是整个设备的心脏，控制是整个设备的大脑。细致的可分为以下几个部分：

（1）支承整体结构的结构体

（2）产生动力的动力源

（3）接收信息数据的检测

（4）处理信息的中心

（5）传递力的传动机构

（6）产生操作动作的末端

（三）非标设计的流程

对于非标设计来说，想把企业需求实物化，并不是一项简单的工作。在此之前，我们先要整体规划，制作设计本身怎样进行下去的设计计划，满足那些需求，头脑中的想法表示在图面上的草案图阶段，进行各种研讨以及确定设备信息数据的计划图阶段，设计出满足制造需求的零件图、装配图，最后才是进行实物的生产。

（四）非标设计的态度

制造产品的全部信息数据都是由设计者决定的，因此对设计者要求有重大的责任，即设计者对自己做出关于产品的信息数据负有责任，那么这就要求设计者必须要求有相应做事的态度。

在电传动学中，PLC控制系统能够起到哪些作用？

PLC是一种基于计算机技术的可编程控制器，它将PLC技术与接触器控制技术相结合，充分发挥继电器和按钮的功能，使电驱动可视化。电动牵引电路用于控制电机的运行，既实用又专业。PLC技术与电驱动的结合有助于实现驱动一体化。分析了可编程控制器技术在电气传动中的作用，阐述了如何将其应用于电气传动教学中。

在电传动教学中，由于每个学生的能力不同，往往很难识图，技能不到位，线路无法检修。因此，将可编程控制器合理应用于电气传动教学中，促使学生了解可编程控制器的原理和操作过程。然而，许多学校将电气传动课程与可编程控制器课程分开，找不到它们之间的必要性。这使得教学效率低下，尤其影响学生实践能力的提高。其实PLC不是简单的继电器，它的工作原理比较复杂，维护过程尤为重要。

一、可编程控制器在电气传动一体化中的应用过程

1、实现了电驱动课程的一体化。

电传动课程具有很强的实践性，实现其一体化的过程实际上就是理论与实践相结合的过程。作为与电驱动密切相关的技术，PLC在电驱动课程中的应用有助于电驱动一体化教学的实施。具体来说，理论课和实践课是由同一个老师承担的。每次老师讲解一门电驱动课程，他都会应用到实践中。使学生充分感受电驱动的过程，了解其工作原理和操作过程。比如根据课程，将电器元件分组拆解，充分利用多媒体教学，使教学效果更加明显。当然，在理论与实践相结合的过程中，要掌握的主要是电驱动的线控。目前，传统的控制方式已经逐渐被PLC程序控制器所取代。因此，要实现电气传动一体化，应合理地将PLC技术渗透到教学中，实现两者的结合。

2、可编程控制器在电气传动课程教学中的渗透

电驱动课程主要研究电驱动控制电路，而PLC是程序控制器。目前，PLC是高校电气工程专业学生的必修课，学生的操作问题需要理论与实践教学更好的结合。如何发挥PLC技术在电力传动中的作用，实现两者课程的结合，是高校电气或机械教学的主要任务。实际上，PLC是传统电传动线控的延伸，技术的发展使得电机线控逐渐转向PLC控制。以PLC梯形图为主要编程语言是继电器逻辑控制系统发展的结果。在教学上，两门课程之间有一定程度的联系。基于此，高校电气传动一体化教学应引入PLC的部分内容，实现电气传动一体化。以三相异步电动机正反转控制过程为例，分析PLC在电传动一体化中的应用步骤如下:

(1)了解电气传动技术相关的PLC内容。包括输入输出继电器、梯形图编程方法和编程指令等。

(2)了解控制要求，分配输入输出点，编写I/O通道地址分配表，绘制PLC接线图。

(3)根据PLC接线图进行程序设计，在计算机上实现程序输入，模拟程序运行过程。

(4)将程序下载到PLC，为PLC的应用提供了前提。zui后进行线路安全和系统调试。

二、PLC控制系统的优越性

将PLC控制系统与传统的继电器-接触器控制系统进行比较，可以看出PLC控制系统的优越性。在教学中，教师应该注意这一点。区别在于:

(1)可编程控制器不同于传统的控制系统。传统系统有更多的硬件继电器和接触器；而PLC主要由“软继电器”组成。

(2)传统控制系统机械触点多，降低了系统的可靠性。而无机械接触的PLC是目前用于逻辑运算的先进微电子技术，可靠性更高，机械性能好，运行磨损小，因此使用寿命更长。同时，PLC的电击是无限的，优于传统系统的有限电击。

(3)PLC系统采用了不同于传统继电器-接触器逻辑控制系统的控制方式。前者主要依靠部件之间的硬件接线，而PLC系统采用更先进的软件编程实现电路控制。

(4)两种方法的工作原理差异较大，PLC更先进。在传统的继电器-接触器控制方式中，继电器被限制在工作状态，但采用PLC技术后，其“软继电器”处于周期循环扫描接通模式，不再长时间被限制。因此，我们说电驱动与PLC教学模式的结合有助于人们了解PLC线控系统的先进性，并在电驱动中发挥积极作用。在教学中，应逐步实现两者的结合。将可编程控制器技术渗透到电气传动教学中，提高教学效率。

三、摘要

电拖动作为一门实践性很强的电力教学课程，需要理论与实践相结合。将可编程plc控制器 技术引入电力传动是电力传动一体化的必然要求。作为近年来兴起的电力线控制技术，PLC主要采用梯形图作为编程语言。以三相异步电动机正反转控制过程为例，分析了两种技术的结合。肯定了可编程控制器在电力传动中的进步作用。当然，在教学过程中，两种技术的结合还处于磨合期，教学效果受到一定影响，需要进行电力牵引。

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