通信配置及示例程序使用

西门子 PLC 使用 TIA Portal 软件与 Mech-Mind 系统进行 PROFINET 通信包含以下流程：

所需软硬件

硬件

  • 支持西门子以下 S7 系列 PLC：

    • S7-300（集成 PN 网口或 CP343-1，具备 PROFINET IO 控制器功能）。

    • S7-400（集成 PN 网口或 CP443-1，具备 PROFINET IO 控制器功能）。

    • S7-1200。

    • S7-1500。

  • 220V AC 转 24V DC 电源适配器。

  • Mech-Mind 工控机或主机已安装标准 PCI-e 通信板卡：HMS Ixxat INpact PIR Slave PCIe（INpact PIR从站PCIe）。

  • 交换机和网线。

注意

本例程采用 S7-1200, CPU 1211C。

硬件连接如下图所示。

../../../../_images/hardware_connection8.png

软件

  • 西门子 PLC 编程软件 TIA Portal V15.1。

  • Mech-Center 1.5.1 及以上，Mech-Vision 1.5.0 及以上，Mech-Viz 1.5.0 及以上。

  • Ixxat VCI 板卡驱动软件 。

  • GSD 设备描述文件：GSDML-V2.35-MM-PIR-20220315.xml。若 GSD 文件升级版本，会存在版本或日期差异。

    GSD 文件位于 Mech-Center 安装路径下的 XXXX/Mech-Center-xxx/Robot_Interface/PROFINET 文件夹下。

  • PLC 例程文件：

    • Camera_IO.scl（基础的 PROFINET IO 通信模块）；

    • MM Profinet Interface Program.scl（用于实现各种接口指令的功能）；

    • PLCTags.xlsx（Mech-Mind 系统变量表）。

    例程文件位于 Mech-Center 安装路径下的 XXXX/Mech-Center-xxx/Robot_Interface/PROFINET/Programming Samples/Siemens TIA Portal S7-1200 PLC PROFINET 文件夹下。请将该例程文件复制到已安装 TIA Portal 的计算机中。

工控机配置及启动通信

检查工控机通信板卡及驱动

  1. 在工控机 PCI-e 插槽中，确认已安装 INpact PIR 从站 PCIe 板卡。

    ../../../../_images/install_communication_board2.png

  2. 在工控机上，鼠标右键单击 Windows 图标，打开设备管理器，确认已安装板卡驱动软件 VCI4 INpact PCIe。

    ../../../../_images/device_manager2.png

Mech-Center 配置及启动通信

  1. 运行 Mech-Center，打开 部署设置 窗口。

    ../../../../_images/deployment_settings_16.png

  2. 单击左侧 Mech-Interface ，依次选择 启用 Mech-Interface ‣ 标准接口 ‣ PROFINET-IRT ，最后单击 保存 。

    ../../../../_images/deployment_settings_26.png

  3. 在 Mech-Center 主窗口中，单击 启动接口服务 ，在服务状态栏中会出现 PROFINET-IRT 服务图标。

    ../../../../_images/deployment_settings_35.png

创建和配置 PLC 工程

创建 PLC 工程

提示

请根据实际需求，点击 保存项目，保存对工程的更改。

  1. 打开 TIA Portal 软件，单击 创建新项目 ，输入项目名称，选择路径，单击 创建 。在弹出新页面后，单击 打开项目视图 。

    ../../../../_images/create_plc_14.png

  2. 在 项目树 侧边栏，双击 添加新设备 ，进入添加新设备界面。在 控制器 选项处，选择与实体 PLC 一致的模块，单击 确定 。

    ../../../../_images/create_plc_24.png

  3. 在 项目树 侧边栏，单击 设备组态 ，单击 设备视图 ，双击 PLC_1 处网口标识，在 属性/常规 页面单击 以太网网址 ，设置 IP 地址，子网掩码使用默认值。

    ../../../../_images/create_plc_34.png

GSD 文件安装及配置

  1. 在菜单栏中，单击 选项 ‣ 管理通用站描述文件(GSD)(D) ，弹出 管理通用站描述文件窗口 。

    ../../../../_images/gsd_file_1.png

  2. 单击 已安装的 GSD ，单击源路径后的 … ，查找并选择视觉 GSD 从站描述文件，勾选该 GSD 文件，单击 安装 ，安装成功后关闭弹框。

    ../../../../_images/gsd_file_2.png

    注意

    该 GSD 文件可以从 Mech-Mind 工控机中获得。GSD 文件位于 Mech-Center 安装路径下的 Mech-Mind/Mech-Center/Robot_Interface/PROFINET 文件夹下。将 PROFINET 文件夹复制到安装有 TIA Portal 的计算机中，然后单击 … 找到该文件夹。

  3. 返回 设备组态 页面，单击 网络视图 ，打开 硬件目录，在目录 General/Mech-Mind Robotics Technologies Ltd/MechMind-PIR 下双击 DAP ，即可显示在网络视图中。

    ../../../../_images/gsd_file_3.png

  4. 在 网络视图 中，单击 PLC_1 的网口图标并按住鼠标左键，拖拽至 mechmind-pir 模块的网口图标，出现黑色连线后释放鼠标左键。

    ../../../../_images/gsd_file_4.png

  5. PROFINET 网络连线后如下图所示。

    ../../../../_images/gsd_file_5.png

  6. 鼠标左键选中 mechmind-pir 模块网口处，在 属性 窗口 常规 选项卡下，选择 以太网地址，修改 IP 地址（需与 PLC 在同一网段），勾选 自动生成 PROFINET 设备名称 ，其他使用默认值即可。

    ../../../../_images/gsd_file_6.png

  7. 在 网络视图 中，鼠标选中 PROFINET 网络连线，单击 分配设备名称 ，弹出 分配 PROFINET 设备名称 对话框。

    ../../../../_images/gsd_file_7.png

  8. 选择 mechmind-pir ，其余使用默认，单击 更新列表 ，将搜索出已连接的 PROFINET 板卡，若设备名称显示不一致，则单击 分配名称 ，状态显示为 确定 后，关闭对话框。

    ../../../../_images/gsd_file_8.png

  9. 双击网络视图中 mechmind-pir 模块，进入 设备视图 页面，可以看到所有可用模块。

    ../../../../_images/gsd_file_9.png

下载 PLC 硬件配置

  1. 在 项目树 侧边栏，选择 PLC_1[CPU 1211C DC/DC/DC] ‣ 下载到设备(L) ‣ 硬件配置 ，弹出 扩展下载到设备 界面。

    ../../../../_images/download_configuration_14.png

  2. 选择 显示所有兼容设备 ，单击 开始搜索 。

    ../../../../_images/download_configuration_24.png

  3. 选中搜索到的设备，单击 下载 ，将工程硬件配置下载到 PLC。

    ../../../../_images/download_configuration_34.png

检查通信是否成功

  1. 返回 PLC 工程，在 项目树 侧边栏，选中 PLC_1[CPU 1211C DC/DC/DC] ，单击工具栏中的 转至在线 ，整个工程进入在线监控状态。

    ../../../../_images/establish_communication_14.png

  2. 打开 设备组态 页面，选择 设备视图 ，选择 mechmind-pir[DAP] ， 设备概览 显示模块的在线状态，绿色对勾表示连接正常。

    ../../../../_images/establish_communication_24.png

  3. 在 Mech-Center 主窗口中，若连接成功，则在界面右侧日志栏显示 连接 PROFINET-IRT 控制器成功 。

    ../../../../_images/establish_communication_32.png

    若无该日志，请检查以下是否正常：

    1. 硬件网络连接是否正常；

    2. Mech-Center 的接口服务是否开启；

    3. PLC 是否下载配置到 PLC 硬件。

PLC 工程导入例程文件并下载

注意

Mech-Mind 例程文件的导入和测试，请使用新建 PLC 工程；如需添加到已存在的 PLC 工程中，建议先创建新工程进行导入和测试，然后复制到已存在的工程中。

导入 Mech-Mind 例程文件

  1. 返回 PLC 工程，在 项目树 侧边栏，选中 PLC_1[CPU 1211C DC/DC/DC] ，单击工具栏中的 转至离线 ，整个工程进入离线状态。

    ../../../../_images/import_file_14.png

  2. 双击网络视图中 mechmind-pir 模块，进入 设备视图 页面，根据需要更改 I地址 和 Q地址 ，此处选择500为起始地址。

    注意

    字节地址需要保持连续，且包含多字节的起始地址为偶数值。

    ../../../../_images/import_file_24.png

  3. 在 项目树 侧边栏，双击 PLC 变量 ‣ 显示所有变量 ，打开 PLC 变量 窗口，单击变量表工具栏中的 导入 ，弹出 导入 窗口。

    ../../../../_images/import_file_34.png

  4. 单击 … 查找 PLCTags.xlsx ，单击 确定，导入 CameraIO 变量表成功后关闭弹框。

    ../../../../_images/import_file_43.png

    导入后视图如下图所示。

    ../../../../_images/import_file_52.png

  5. 在 项目树 侧边栏，双击 外部源文件 ，双击 添加新的外部文件 ，在弹出窗口中，选中 Camera_IO.scl 和 MM Profinet Interface Program.scl 文件后，单击 打开 ，将其导入至 PLC 工程。

    ../../../../_images/import_file_62.png

  6. 选中新导入的外部源文件，单击右键，选择 从源生成块 。

    ../../../../_images/import_file_72.png

  7. 弹出窗口提示“块可能会覆盖”，单击 确定 。

    ../../../../_images/import_file_81.png

  8. 外部源文件生成的功能函数、数据块如下图所示，其中 Camera_User[DB2] 块存放用户数据。另外，变量表内 CameraIO[DB1] 变量地址需与设备组态内修改的起始地址保持一致。

    ../../../../_images/import_file_91.png

  9. 在工程中，为方便维护函数及数据块，选中 程序块 ，右键单击选择 新增组 ，命名为 3D_Camera 。

    ../../../../_images/import_file_101.png

  10. 将新生成的功能函数、数据块全部选中，移动至 3D_Camera 分组下。

    ../../../../_images/import_file_112.png

搭建 PLC 程序并下载

  1. 在 项目树 侧边栏，单击 程序块 ，双击 Main[OB1] , 选中功能 Camera_IO ，将其拖拽至 程序段1 下处。

    ../../../../_images/build_plc_12.png

  2. 在 项目树 侧边栏，选择 PLC_1[CPU 1211C DC/DC/DC] ‣ 下载到设备(L) ‣ 硬件和软件(仅更改) ，弹出 扩展下载到设备 界面，使用相同方式，将最新工程下载到 PLC。

    ../../../../_images/build_plc_22.png

  3. 下载成功后，在 项目树 侧边栏，选中 PLC_1[CPU 1211C DC/DC/DC] ，单击工具栏中的 转至在线 ，整个工程进入在线监控状态。

    ../../../../_images/build_plc_32.png

  4. 返回项目树下，双击数据块 CameraIO[DB1] ，然后单击 全部监视 ，依次展开变量分组，如果观察到 FromCamera/HEARTBEAT 心跳信号监视值在不断改变，则表示 PROFINET 从站 I/Q 地址已正确传送至该数据块。

    ../../../../_images/build_plc_42.png

视觉工程测试

本部分介绍如何使用例程功能块实现 Mech-Vision 工程的触发和获取数据，以及 Mech-Viz 工程的触发和获取数据。IO 模块的具体功能和介绍，参见 西门子 PLC 使用 TIA Portal 软件与 Mech-Mind 系统进行 PROFINET 通信的指令说明 。

准备工作

  1. 搭建 Mech-Vision 工程，并设置自动加载当前工程。Mech-Vision 工程的搭建，请参考 Mech-Vision 相关教程。

    ../../../../_images/preparation_14.png

  2. 在 Mech-Center 的部署设置中，选择 Mech-Vision ，单击工程路径同步，对已设置自动加载的 Mech-Vision 工程进行编号。

    ../../../../_images/preparation_24.png

  3. 搭建 Mech-Viz 工程，并设置自动加载。Mech-Viz 工程的搭建，请参考 Mech-Viz 相关教程。

    ../../../../_images/preparation_34.png

    测试所使用的 Mech-Viz 工程中需使用一个任务名称为 1 的分支任务，如下图所示。

    ../../../../_images/preparation_44.png

从 Mech-Vision 获取视觉点

参数设置

  1. 打开通信使能开关：双击 CameraIO 数据块中 ToCamera/COMM_ENABLE 的监视值，出现切换值弹框，单击 是 。

    ../../../../_images/test_vision_19.png

  2. 返回 项目树/程序块 ，双击 Main（OB1） 打开主程序，将 “MM_Start_Vis” 功能函数拖拽至 主程序/程序段2 下。

    ../../../../_images/test_vision_24.png

  3. 设置 Mech-Vision 工程编号，即 Mech-Center 部署设置中 Mech-Vision 工程的 ID。将 Vision_Proj_Num 的端口值设为 1 ，则运行 Mech-Center 部署设置中 ID 为 1 的 Mech-Vision 工程。

  4. 设置 Mech-Vision 工程返回的位姿数量：将 Req_Pose_Num 的端口值设为 0 ，表示 Mech-Vision 返回全部位姿结果。

  5. 设置机器人发送的拍照位姿类型。将 Robot_Pose_Type 的端口值设为 0 ，表示工程是 Eye to Hand 模式，不需要发送拍照位姿。若工程是 Eye in Hand 模式，请将 Robot_Pose_Type 的端口值设为 1，并将当前机器人法兰位姿设置到 Robot_Pose 端口。

    ../../../../_images/test_vision_34.png

  6. 在 项目树/程序块 下，单击 Camera_User 数据块，将详细视图下的变量根据名称对应拖拽至 “MM_Start_Vis” 输入侧接口（即左侧）。

    ../../../../_images/test_vision_44.png

  7. 将 “MM_Get_VisData” 功能函数拖拽至 主程序/程序段3 下。

    ../../../../_images/test_vision_54.png

  8. 设置 Mech-Vision 工程编号，即 Mech-Center 部署设置中 Mech-Vision 工程的 ID。将 Vision_Proj_Num 的端口值设为 1 ，则获取 Mech-Vision 工程 ID 为 1 的视觉识别结果。

  9. 在 项目树/程序块 下，单击 Camera_User 数据块，将详细视图下的变量根据名称对应拖拽至 “MM_Get_VisData” 输入侧接口（即左侧）。

    ../../../../_images/test_vision_64.png

  10. 在 项目树 侧边栏，右键选中设备 PLC_1，单击 下载到设备/软件（仅更改） 。

    ../../../../_images/test_vision_74.png

  11. 弹出 下载预览 窗口，单击 装载 ，将最新程序下载到 PLC。

    ../../../../_images/test_vision_83.png

触发 Mech-Vision 工程运行

  1. 在 Main[OB1] 主程序窗口，单击 启用/禁用监视 图标。

    ../../../../_images/test_vision_92.png

  2. 右键单击 “MM_Start_Vis” 输入侧的变量 “Camera_User”.Start_Vis，依次选择 修改 ‣ 修改为1 ，触发 Mech-Vision 工程运行，然后将此变量复位。

    ../../../../_images/test_vision_102.png

  3. 检查 CameraIO 数据块中 STATUS_CODE 变量的返回值变为1102，则表示工程启动正常。若返回值为10XX，请参考 《Mech-Mind-标准接口错误码及故障排查手册》 进行错误排查。

    ../../../../_images/test_vision_113.png

获取 Mech-Vision 计算的位姿结果

  1. 右键单击 “MM_Get_VisData” 输入侧的变量 “Camera_User”.Get_VisData，依次选择 修改 ‣ 修改为1 ，获取视觉位置，然后将此变量复位。

    ../../../../_images/test_vision_123.png

  2. 检查 CameraIO 数据块中 STATUS_CODE 变量的返回值变为1100，则表示成功获取视觉点。若返回值为10XX，请参考 《Mech-Mind-标准接口错误码及故障排查手册》 进行错误排查。

    ../../../../_images/test_vision_132.png

  3. Send_Pose_Num 值为1，表示获取到1个位姿。

    ../../../../_images/test_vision_142.png

  4. Camera_User 数据块返回的数据如下图所示，位姿保存在 TargetPose 中。

    ../../../../_images/test_vision_151.png

从 Mech-Viz 获取规划路径

参数设置

  1. 将 “MM_Empty_Target” 功能函数拖拽至 主程序/程序段4 下。

    ../../../../_images/test_viz_114.png

  2. 单击数据块 Camera_User，将详细视图下的变量根据名称对应拖拽至 “MM_Empty_Target” 输入侧接口（即左侧）。

    ../../../../_images/test_viz_24.png

  3. 将 “MM_Start_Viz”、”MM_Set_Branch”、”MM_Get_VizData” 功能函数分别拖拽至 主程序/程序段5、6、7 下。

    ../../../../_images/test_viz_34.png

  4. 设置机器人发送的拍照位姿类型。将 Robot_Pose_Type 的端口值设为 0，表示工程是 Eye to Hand 模式，不需要发送拍照位姿。若工程是 Eye in Hand 模式，请将 Robot_Pose_Type 的端口值设为 1，并将当前机器人法兰位姿设置到 Robot_Pose 端口。单击数据块 Camera_User，将详细视图下的变量根据名称对应拖拽至 “MM_Start_Viz” 输入侧接口（即左侧）。

    ../../../../_images/test_viz_44.png

  5. 设置 Mech-Viz 工程中分支参数。将 Branch_Name、Branch_Exit_Port 的端口值分别设为1，表示控制 Mech-Viz 工程执行到分支1时沿出口1继续执行。单击数据块 Camera_User，将详细视图下的变量根据名称对应拖拽至 “MM_Set_Branch” 输入侧接口（即左侧）。

    ../../../../_images/test_viz_54.png

  6. 设置要获取的路径上点的位姿类型。将 Request_Pose_Type 的端口值设为1，表示设置 Mech-Viz 返回的是关节角数据。单击数据块 Camera_User，将详细视图下的变量根据名称对应拖拽至 “MM_Get_VizData” 输入侧接口（即左侧）。

    ../../../../_images/test_viz_64.png

  7. 在 项目树 侧边栏，右键选中设备 PLC_1，单击 下载到设备/软件（仅更改） 。

    ../../../../_images/test_viz_74.png

  8. 弹出 下载预览 窗口，单击 装载 ，将最新程序下载到 PLC。

    ../../../../_images/test_viz_84.png

触发 Mech-Viz 工程运行

  1. 在 Main[OB1] 主程序窗口，单击 启用/禁用监视 图标。

    ../../../../_images/test_viz_94.png

  2. 右键单击 “MM_Empty_Target” 输入侧的变量 “Camera_User”.Start_Empty，依次选择 修改 ‣ 修改为1 ，清除上一次获取的视觉结果，然后将此变量复位。

    ../../../../_images/test_viz_103.png

  3. 在 Camera_User 数据块中，Target Pose 变量值被清空。

    ../../../../_images/test_viz_115.png

  4. 右键单击 “MM_Start_Viz” 输入侧的变量 “Camera_User”.Start_Viz，依次选择 修改 ‣ 修改为1 ，启动 Mech-Viz 工程，然后将此变量复位。

    ../../../../_images/test_viz_123.png

  5. 检查 CameraIO 数据块中 STATUS_CODE 变量的返回值变为2103，则表示工程启动正常。若返回值为20XX，请参考 《Mech-Mind-标准接口错误码及故障排查手册》 进行错误排查。

    ../../../../_images/test_viz_132.png

设置 Mech-Viz 的分支出口

  1. 右键单击 “MM_Set_Branch” 输入侧的变量 “Camera_User”.Set_Branch，依次选择 修改 ‣ 修改为1 ，选择 Mech-Viz 分支出口，然后将此变量复位。

    ../../../../_images/test_viz_142.png

  2. 检查 CameraIO 数据块中 STATUS_CODE 变量的返回值变为2105，则表示分支设置成功。若返回值为20XX，请参考 《Mech-Mind-标准接口错误码及故障排查手册》 进行错误排查。

    ../../../../_images/test_viz_152.png

获取 Mech-Viz 规划路径

  1. 右键单击 “MM_Get_VizData” 输入侧的变量 “Camera_User”.Get_VizData，依次选择 修改 ‣ 修改为1 ，获取 Mech-Viz 的规划路径，然后将此变量复位。

    ../../../../_images/test_viz_162.png

  2. 检查 CameraIO 数据块中 STATUS_CODE 变量的返回值变为2100，则表示获取规划路径成功。若返回值为20XX，请参考 《Mech-Mind-标准接口错误码及故障排查手册》 进行错误排查。

    ../../../../_images/test_viz_172.png

  3. Camera_User 数据块中 TargetPose 变量的返回值如下图所示。

    ../../../../_images/test_viz_182.png
    ../../../../_images/test_viz_192.png