CN114237163A - Plc与工业机器人连接的开放式运动控制实验方法 - Google Patents

Plc与工业机器人连接的开放式运动控制实验方法 Download PDF

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physical
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陈佰平
王庆涛
包健
严义
邬惠峰
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    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/414—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller
    • G05B19/4147—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller characterised by using a programmable interface controller [PIC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/16—Programme controls
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/34—Director, elements to supervisory
    • G05B2219/34013—Servocontroller

Abstract

本发明公开了PLC与工业机器人连接的开放式运动控制实验方法，PC端运动控制平台与实体可编程控制器连接，实体可编程控制器与实体工业机器人驱动器连接，实体工业机器人驱动器与实体工业机器人连接，S1，PC端运动控制平台对实体可编程控制器进行初始化和运动控制设置；S2，实体可编程控制器对实体工业机器人驱动器输出轴位置控制、进行移动距离设置和移动速度设置；S3，实体工业机器人驱动器对实体工业机器人进行单轴运动控制，在PC端运动控制平台实时查看实体工业机器的轴信息和运动变量。本发明使用实体可编程控制器通过实时以太网的方式直接连接实体工业机器人驱动器，不用额外的机器人控制器和控制柜，使得实验效率得到提高。

Description

PLC与工业机器人连接的开放式运动控制实验方法
技术领域
本发明属于机器人控制领域，涉及一种PLC与工业机器人连接的开放式运动控制实验方法。
背景技术
工业机器人在我国的使用逐年提高，机器人行业人才也有巨大的需求量。机器人教育工作尤为重要，正确的机器人运动控制实验方法有助于教育和培训行业人才。对工业机器人进行控制的实体实验大多采用可编程控制器连接各家工业机器人公司的控制器或者控制柜，使用各家公司的专用机器人编程语言进行编程的方法。这种方法只能对工业机器人进行简单的示教控制，可用性和推广性差。并且在实体工业机器人实验过程中，由于断点调试和变量监控等功能的缺失，算法程序只能进行整体校验，不利于机器人运动控制算法设计。
因此需要一种PLC与工业机器人连接的开放式运动控制实验方法，在实体实验环境下，能够支持动态变量监控、断点调试等，提升工业机器人运动控制实验效率。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种机器人实验架构方法，使得最终编写可以在物理设备中运行的运动控制算法。鉴于此，本发明的技术方案为PLC与工业机器人连接的开放式运动控制实验方法，方法基于的硬件包括PC端运动控制平台、实体可编程控制器、实体工业机器人驱动器和实体工业机器人，其中，PC端运动控制平台与实体可编程控制器连接，实体可编程控制器与实体工业机器人驱动器连接，实体工业机器人驱动器与实体工业机器人连接，方法包括以下步骤：
S1，PC端运动控制平台对实体可编程控制器进行初始化和运动控制设置；
S2，实体可编程控制器对实体工业机器人驱动器输出轴位置控制、进行移动距离设置和移动速度设置；
S3，实体工业机器人驱动器对实体工业机器人进行单轴运动控制，在PC端运动控制平台实时查看实体工业机器的轴信息和运动变量。
优选地，所述PC端运动控制平台为开放式，支持断点调试、动态变量监控和实时结果反馈。
优选地，所述实体可编程控制器通过实时以太网EtherCAT现场总线与实体工业机器人驱动器进行数据通信，传输运动控制指令代码。
优选地，所述实体工业机器人驱动器具有实时以太网通信功能，通过内置的编码器和驱动电机解析指令，驱动实体工业机器人运动。
优选地，所述S1具体包括：
S11，在PC端运动控制平台打开对应的运动控制算法程序编写软件，创建新的运动控制工程，并对环境进行初始化设置；
S12，将工业机器人六个轴与物理轴进行链接建立，同时设定轴的的角度和位置参数初始化为零。
优选地，所述S2包括以下步骤：
S21，在程序组织单元中编写控制函数，声明一个运动控制功能块并完成对轴进行控制的代码，在程序编写窗口中调用功能块；
S22，将运动控制功能块对应的参数填写完整，实现功能块的实例化，完成控制功能。
优选地，所述S3包括以下步骤：
S31，将程序烧录入实体可编程控制器，运行程序实现对单轴的运动控制；
S32，在实体工业机器人运动过程中，在PC端运动控制平台通过查看轴信息和功能块信息来对实体工业机器人运动状态和相应变量进行实时监控。
本发明至少有如下具体有益效果：
1.本方法采用可编程逻辑控制器直接控制工业机器人运动，可以对机器人进行运动控制编程。
2.本方法中所编写的运动控制算法可以在真实的物理设备中运行，避免了程序的重写和转换，提升了实验效率。
3.本方法实现了真实设备中的运动控制编程，为开发复杂的机器人运动控制功能提供了帮助。
附图说明
图1为本发明方法实施例的PLC与工业机器人连接的开放式运动控制实验方法的硬件框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
参见图1，为本发明实施例的本发明的技术方案为PLC与工业机器人连接的开放式运动控制实验方法的硬件框图，方法基于的硬件包括PC端运动控制平台10、实体可编程控制器20、实体工业机器人驱动器30和实体工业机器人40，其中，PC端运动控制平台10与实体可编程控制器20连接，实体可编程控制器20与实体工业机器人驱动器30连接，实体工业机器人驱动器30与实体工业机器人40连接，方法包括以下步骤：
S1，PC端运动控制平台10对实体可编程控制器20进行初始化和运动控制设置；
S2，实体可编程控制器20对实体工业机器人驱动器30输出轴位置控制、进行移动距离设置和移动速度设置；
S3，实体工业机器人驱动器30对实体工业机器人40进行单轴运动控制，在PC端运动控制平台10实时查看实体工业机器的轴信息和运动变量。
PC端运动控制平台10为开放式，支持断点调试、动态变量监控和实时结果反馈。
实体可编程控制器20通过实时以太网EtherCAT现场总线与实体工业机器人驱动器30进行数据通信，传输运动控制指令代码。
实体工业机器人驱动器30具有实时以太网通信功能，通过内置的编码器和驱动电机解析指令，驱动实体工业机器人40运动。
上述的真实实验设备包括PC端运动控制平台(编程环境)、真实的可编程控制器、真实的工业机器人驱动器、真实的工业机器人。在程序编写环境中编写可编程控制器中执行的运动控制算法程序，实体可编程控制器连接实体工业机器人驱动器，实体工业机器人驱动器控制实体工业机器人轴运动。
以控制六轴工业机器人进行单轴相对运动为例，使用者在编程环境中进行运动控制的程序编写，其实施的具体步骤如下：
S1，在PC端运动控制平台打开对应的运动控制算法程序编写软件，本实施例使用TwinCAT，创建新的运动控制工程，并对环境进行初始化设置。将输出设备ip地址设定为相应的可编程控制器PLC的地址，并且通过软件界面的Motion列表展开轴Axes，找到对应的轴选项，将工业机器人六个轴与物理轴进行链接建立，同时设定轴的的角度和位置参数初始化为零。
S2，在程序组织单元中编写控制函数，声明一个MC_MoveRelative功能块对轴进行位置控制，在主程序编写窗口中调用功能块，然后将对应的参数填写完整，设置Execute功能块触发位，设置距离distance和移动速度velocity及通过axis参数指定具体轴号。
S3，程序写好后点击登录PLC，装入程序，点击运行按钮，实现对单轴的运动控制。在工业机器人运动过程中，在PC端运动控制平台通过点击查看轴信息和功能块信息来对工业机器人运动对状态和相应的变量进行实时监控。
物理可编程控制器采用倍福CX2020模块，通过实时以太网EtherCAT连接真实的工业机器人驱动器，通过设置对应程序功能块的距离distance和速度velocity参数来控制工业机器人的关节转动位置和转动速度。在程序运行中，用户可以记录功能块中的实时位置参数，来验证工业机器人的实时位姿状态。如果程序中有逻辑控制语句，可以通过点击编程环境选项卡中的断点菜单设置断点的位置，从而实现对运动控制程序的断点调试功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种PLC与工业机器人连接的开放式运动控制实验方法，其特征在于，方法基于的硬件包括PC端运动控制平台、实体可编程控制器、实体工业机器人驱动器和实体工业机器人，其中，PC端运动控制平台与实体可编程控制器连接，实体可编程控制器与实体工业机器人驱动器连接，实体工业机器人驱动器与实体工业机器人连接，方法包括以下步骤：
S1，PC端运动控制平台对实体可编程控制器进行初始化和运动控制设置；
S2，实体可编程控制器对实体工业机器人驱动器输出轴位置控制、进行移动距离设置和移动速度设置；
S3，实体工业机器人驱动器对实体工业机器人进行单轴运动控制，在PC端运动控制平台实时查看实体工业机器的轴信息和运动变量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PC端运动控制平台为开放式，支持断点调试、动态变量监控和实时结果反馈。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实体可编程控制器通过实时以太网EtherCAT现场总线与实体工业机器人驱动器进行数据通信，传输运动控制指令代码。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实体工业机器人驱动器具有实时以太网通信功能，通过内置的编码器和驱动电机解析指令，驱动实体工业机器人运动。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1具体包括：
S11，在PC端运动控制平台打开对应的运动控制算法程序编写软件，创建新的运动控制工程，并对环境进行初始化设置；
S12，将工业机器人六个轴与物理轴进行链接建立，同时设定轴的的角度和位置参数初始化为零。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：
S21，在程序组织单元中编写控制函数，声明一个运功控制功能块并实现对轴进行控制的代码，在主程序编写窗口中调用功能块；
S22，将运动控制功能块对应的参数填写完整，实现功能块的实例化，完成控制功能。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述S3包括以下步骤：
S31，将程序烧录入实体可编程控制器，运行程序实现对单轴的运动控制；
S32，在实体工业机器人运动过程中，在PC端运动控制平台通过查看轴信息和功能块信息来对实体工业机器人运动状态和相应变量进行实时监控。
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