ABB机器人的各种通信方式

 

一般介绍

针对工业机器人，我们一般会关注两个方面：

1、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。

2、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，机器人支持的通信方式有：

   普通IO：

a)iSignal

b)i Group signal

2总线：

a)  Profinet

b)iProfibus

c)DeviceNet

d)  EthernetIP等

3.  网络：

a) Socket

b)   PC SDK

c)RWS（robot web service）

d)i   OPC

e)  RMQ（robot message queue）

4.i  其他：confidential

普通IO

  本地IO模块，是机器人控制柜上常见的模块之一，或者说是默认必备的模块。常见的有8输入和8输出，或者16输入和16输出；以模拟量的0V和24V，作为数字控制中的0和1。在小型系统中，用来快速地连接电磁阀以及传感器，实现夹具等控制，是再方便不过的了。

  在较复杂的IO应用中，可以使用cross-function将数个IO信号通过固定的逻辑关系组合在一起，通过一个IO信号来控制。用类似伪代码的方式举例：set do_1 = set do_2 & reset do_3。

  此外，ABB机器人控制柜，其本地IO的参考电平可以从外面接入，以便满足客户整个控制系统等电平的要求。

  在较少的情况下，可以将数个单独的IO信号合并为一个group（组），用于传输较为复杂的信号，比如数字，这种情况就类似于二进制数。比如4个IO组合在一起为0100（如二进制数）， 就相当于表示4（十进制数）。其实这种用法并不推荐，一方面，IO数量有限，能够传递的信息的数量和复杂度都受到很大的限制；这时候就推荐使用总线以获得较多的IO信号，当然优的方式是使用后面提到的基于网络（非总线的TCP/IP）的方式。

 

 
总线

  工业总线，从系统的角度，是用于不同工业设备之间通信的可靠接口，比如机器人和PLC的通信；从控制方式的角度，是作为普通IO的扩展。

  
  是否使用总线，以及使用何种总线，一般取决于系统中除机器人系统之外的设备能够支持的通信方式。辟如电气控制系统中的PLC支持profinet，而且PLC和机器人系统有控制系统的交互，则机器人也一般会选配profinet通信功能。

  总线的配置方式各有不同，使用方式基本类似普通IO。

 

网络

 

Socket

  非常好用的通信方式，能够以字符串的形式发送各种数据，甚至可以一次将各种数据以特定的形式打包后发送。比如让机器人1在工位2抓取后在工位3位置放下，就可以表示为：“robot1;pickPosition2;placePosition3”。信息的具体格式，可以自定义，从而具有极强的柔性。

  是基于TCP/IP的通信方式，底层都会有握手信号确定信息的完整。需要注意的是：

1.   Socket通信的连接状态，只有在通信时才能真正判断；因此，在某些对系统实时状态监控要求较高的情况下，可能需要单独建立“心跳”机制；    

2.   ABB机器人系统所支持的大socket字符串长度为1024byte；虽然系统只支持不超过80个byte的字符串，我们仍可以使用自定义字符数组或者rawdata等方式实现更大的socket通信长度。

PC SDK

  ABB提供对其机器人的远程通信和控制的控制接口，PC SDK就是其中一种方式。通过在高级编程语言中（只支持面向对象，如C#）调用其dll，就可以获取其丰富的功能（机器人端要求配备了pc interface选项）：

1.数据控制：

a)i   变量读写；

b)变量订阅（变量的值改变时，触发特定的操作）；

2.  程序控制：

a)改变程序指针；

b)i上传或删除程序模块；

c)控制程序的执行和停止等；

3.机器人信息读取：

a) 网络上的控制器发现；

b)读取机器人控制参数；

c)  读取机器人位置等信息；

4. Log读取及订阅；

5. 备份等一般操作；

RMQ

  这是ABB机器人一种比较特殊的通信方式，用于机器人不同task之间（类似于高级语言的多线程）的通信，也可以用于机器人和PC的通信。可以选择中断模式和同步模式。

  
  中断模式下，当信息发送后，接收信息的一方会立即（近的可中断点）进入中断，并在中断中立即对信息进行处理，从而保证实现快的实时性。

  同步模式下，接收方只在执行读取指令时，才会对信息进行处理。

  特别要提到的是，当和PC通信时，要求PC端使用PC SDK。

  使用RMQ的优缺点都很明显，优点是中断模式，能够以快的速度相应信息，并且信息的格式不定，甚至可以支持自定义的结构体；缺点是使用起来较为复杂，因此不常用。

RWS

  其所能提供的功能，与PC SDK类似，只是实现方式不一样。其基于HTTP的特点，使得不受编程语言的影响，能够实现跨平台应用。

  进一步，在HTTP协议里面，可以通过四个表示操作方式的动词：GET、POST、PUT、DELETE来实现对应的四种基本操作：GET用来获取资源，POST用来新建资源（也可以用于更新资源），PUT用来更新资源，DELETE用来删除资源。

OPC

  所谓OPC，就是OLE for Process Control，即用于过程控制的OLE，是一个工业标准。所谓OLE， 就是Object Linking and Embedding，对象连接与嵌入，是在客户应用程序间传输和共享信息的一组综合标准。

ABB机器人支持OPC的前提，就是系统配置了pc interface的选项，同时通过ABB IRC5 OPCConfiguration工具进行相应的配置。

使用OPC可以：1. 读取机器人状态；

         2.读写并定义机器人程序数据（可以单独甚至是批量操作）；

总结

 

通信方式	要求	特点
本地IO	本地IO模块	使用硬接线的方式传递每个信号；信号较多时，有整理线束的麻烦
总线	对应的总线模块；profinet slave除外，只需要使用控制柜自带的网口	稳定。不同总线的通信速率不一致，特定总线的通信速率等可以手动设置，也受到线缆长度和类型的影响。使用总线，控制上相当于获得了数量巨大的普通IO。
Socket	PC interface选项	简单易用，有较高的柔性。如果仅仅是基于数据的通信，这就是*佳的方案。在有相机和PC通信的场合，有*广泛的应用。
PC SDK	PC interface选项	功能全面，当除了数据通信之外还需要程序控制等操作时选择。免费。
RWS	Robotware版本在6.0以上	涵盖PC SDK的几乎全部功能，基于HTTP能够跨平台使用。暂时不需要购买任何机器人选项，是未来ABB主推的技术之一，免费。随着Robotware版本的更新，会不断加入新的功能。
RMQ	和PC通信时，要求PC  interface选项	终端模式可以用于机器人task之间的实时响应。
OPC	PC interface选项	当其他通信设备使用OPC技术的时候才考虑。