通信配置及示例程序使用

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西门子 PLC 使用 TIA Portal 软件与梅卡曼德软件系统进行 Modbus TCP 通信包含以下流程：

所需软硬件

硬件

  • Siemens SIMATIC S7-1200，CPU 1211C，DC/DC/DC。

  • 220V AC 转 24V DC 电源适配器。

  • Mech-Mind 工控机或主机。

  • 网线。

软件

  • 西门子 PLC 编程软件 TIA Portal V15.1。

  • 梅卡曼德系统软件版本为 1.7.0 及以上。

  • PLC 例程文件：

    • MM Modbus TCP.scl（用于建立 Modbus TCP 通信）；

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

    例程文件位于梅卡曼德系统软件安装路径下的 Mech-Center/Robot_Interface/Modbus TCP/Siemens TIA Portal 文件夹下。请将该例程文件复制到已安装 TIA Portal 的计算机中。

工控机或主机需关闭防火墙软件。

配置工控机及启动通信

设置工控机或主机 IPv4 地址

  1. 打开控制面板，单击 查看网络状态和任务 。

    set ip1

  2. 在网络和共享中心窗口中，单击 更改适配器设置 。

    set ip2

  3. 在网络连接窗口中，双击与 PLC 有网络连接的 以太网 适配器，弹出 以太网状态 窗口，单击 属性 。

    set ip3

  4. 在 以太网属性 窗口的 网络 选项卡下，双击 Internet协议版本4（TCP/IPv4） 项目。

    set ip4

  5. 在 Internet协议版本4（TCP/IPv4） 属性 窗口中，按下图所示设置固定 IP 地址、子网掩码和默认网关（需与 PLC 在同一网段）。

    set ip5

设置 Mech-Vision 中“机器人与通信配置”

  1. 单击 Mech-Vision 工具栏中 机器人与接口配置 。

  2. 单击 选择机器人 下拉框，选择 品牌机器人 ，然后单击 选择机器人型号 ，选择具体机器人型号，单击 下一步 。

  3. 在 通信方式 下，进行如下操作：

    • “接口类型”选择 标准接口 ；

    • “协议” 选择 Modbus TCP SLAVE ；

    • 主机（从站）端口号设置为 2000；

    • 字节顺序选择 ABCD；

    • 从站设备地址设为 255；

    • 单击 应用 。

    deployment settings 1

  4. 在 Mech-Vision 主界面，确认工具栏中的接口服务已开启。

    deployment settings 2

创建和配置 PLC 工程

创建 PLC 工程

请根据实际需求，单击 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 。

    create plc 1

  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 。

    create plc 2

  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。

    create plc 3

导入 Mech-Mind 例程文件

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

  1. 在项目树下，依次双击 PLC_1[CPU 1211C DC/DC/DC] > 外部源文件 ，双击 添加新的外部文件 ，在弹出窗口中，选择 MM Modbus TCP.scl 、MM Modbus TCP Interface Program.scl 文件后，单击 打开 ，将其导入至 PLC 工程。

    import file 1

  2. 选中新导入的外部源文件（先选中 MM Modbus TCP.scl ,再选中 MM Modbus TCP Interface Program.scl ，否则在日志窗口将会出现报错信息），右键单击，选择 从源生成块 。

    import file 2

  3. 弹出 块可能会覆盖 窗口，单击 确定 。

    import file 3

  4. 外部源文件生成的功能函数、数据块如下图所示，其中 ，Camera_User DB 块存放用户数据，MM Modbus TCP Interface DB 块存放通信交互数据，MM Modbus TCP DB 块存放通信配置参数。

    import file 4

  5. 双击打开 MM Modbus TCP[FC14] 功能块，依次单击 ToCamera 及 FromCamera No.1~6 程序段，确认所有 MB_DATA_PTR 变量的指针数据块编号与 MM Modbus TCP Interface 数据块编号一致，例如图中两处均为 2。

    import file 5

    如果两处不一致，且 MM Modbus TCP Interface 数据块编号不易修改，可使用功能块右侧的 任务 选项卡中的查找和替换功能，将 MB_DATA_PTR 变量的指针数据块编号替换为 MM Modbus TCP Interface 数据块的实际编号。

    import file 6

  6. 若 系统块/程序资源 下没有自动生成 MB_CLIENT 功能块、MB_CLIENT_DB 数据块，则需要根据当前 CPU 设备型号，重新引入 MB_CLIENT 功能块，请参考下一步骤；若已自动生成，请跳过下一步骤。

    import file 7

  7. 在项目树下，单击 程序块 ，双击打开 Main[OB1] 组织块，选中程序段下梯形图，在右侧指令窗口中，依次选择通信  其他  MODBUS TCP，双击 MB_CLIENT 功能块，弹出 调用选项 窗口，确定 。

    import file 8

    此时， 系统块/程序资源 下自动生成 MB_CLIENT 功能块、MB_CLIENT_DB 数据块，返回已打开的 MM Modbus TCP 功能块，在工具栏中，单击 编译 图标。

    import file 9

    当状态栏的 信息/编译 下提示 “MM Modbus TCP 块已成功编译”，即可删除 Main[OB1] 组织块/程序段1 下的 MB_CLIENT 功能块。

    import file 10
    import file 11

  8. 在项目树下，为方便维护 3D_Camera 相关的函数及数据块，右键单击 程序块 ，单击 新增组 ，命名为 3D_Camera 。

    import file 12

  9. 将新生成的功能函数、数据块全部选中，移动至 3D_Camera 分组文件夹下。

import file 13

搭建并下载 PLC 程序

  1. 在 项目树 侧边栏，双击打开 Main[OB1] 组织块，选中 MM Modbus TCP[FC14] 功能，将其拖拽至程序段 1 下。

    download configuration 1

  2. 双击打开 MM ModbusTCP[DB3] 数据块，单击 扩展模式 图标，确认 RemoteAddress/ADDR 十六进制数值依次对应工控机的 IP 地址（192.168.1.20），RemotePort 十进制数值对应端口号 （此处为 2000，需与 Mech-Vision 设定的值一致）。

    download configuration 2

  3. 选择系统块  /程序资源，双击打开 MB_CLIENT_DB[DBB] 数据块，单击 扩展模式 图标，确认 Static/TDIAG_Status/MB_Unit_ID 十六进制数值对应从站设备地址设（此处为 255，需与 Mech-Vision 设定的值一致）。

    download configuration 3

  4. 在 项目树 侧边栏，右键单击选中 PLC_1[CPU 1211C DC/DC/DC] ，依次单击下载到设备(L)  软件(全部下载)。

    download configuration 4

  5. 弹出 扩展下载设备 窗口， PG/PC 接口 选择连接 PLC 的网卡驱动， 接口/子网的连接 选择 插槽“1X1”处的方向 ， 选择目标设备 选择 显示所有兼容的设备 ，单击 开始搜索 ，选中搜索结果显示的 CPU 设备，单击 下载 。

    download configuration 5

  6. 弹出 下载结果 窗口，下载完成后，单击 完成 。

    download configuration 6

检查通信是否成功

  1. 在 项目树 侧边栏，双击数据块 MM Modbus TCP Interface ，单击 全部监视 图标。若连接成功，则 Heartbeat 心跳信号监视值在不断变化。

    establish communication 1

  2. 在 Mech-Vision 主窗口中，若连接成功，则在日志窗口的 Console 标签页下会显示 client connected 。 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-Vision 的接口服务是否开启；

    3. PLC 程序是否成功下载到 PLC 硬件。

视觉工程测试

本部分介绍如何使用例程功能块触发 Mech-Vision 工程并获取视觉点，以及触发 Mech-Viz 工程并获取规划路径。

准备工作

  1. 搭建 Mech-Vision 方案。在窗口列表中，右键单击方案名称并勾选 自动加载当前方案，此时方案下的工程也会设置为自动加载，同时工程名称前会出现具体工程编号。

  2. 搭建 Mech-Viz 工程。在Mech-Viz工程资源面板中，右键单击工程名称，勾选 设为自动加载。

    测试所使用的 Mech-Viz 工程中需使用一个步骤名称为 1 的分支步骤，如下图所示。

    preparation 4

从 Mech-Vision 获取视觉点

设置参数

  1. 返回 TIA Portal 软件主窗口，在 项目树/程序块 下，双击 Main[OB1] 打开主程序，将 MM_Start_Vis[FC9] 功能函数拖拽至 主程序/程序段2 下。

    test vision 1

  2. 设置 Mech-Vision 工程编号，即 Mech-Vision 工程列表中工程名称前的数字编号。将 Vision_Proj_Num 的端口值设为 1 ，则运行工程编号为 1 的 Mech-Vision 工程。

  3. 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。

  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。

    test vision 2

  5. 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）。

    test vision 3

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

    test vision 4

  7. 设置 Mech-Vision 工程编号，即 Mech-Vision 工程列表中工程名称前的数字编号。将 Vision_Proj_Num 的端口值设为 1 ，则获取 Mech-Vision 工程编号为 1 的视觉识别结果。

  8. 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）。

    test vision 5

  9. 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） 。

    test vision 6

  10. 弹出 下载预览 窗口，单击 装载 ，将最新程序下载到 PLC。

    test vision 7

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。

    test vision 8

  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。

    test vision 9

  3. 检查 MM Modbus TCP Interface 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 标准接口状态码及错误排查 进行错误排查。

    test vision 10

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。

    test vision 11

  2. 检查 MM Modbus TCP Interface 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 标准接口状态码及错误排查 进行错误排查。

    test vision 12

Number of Pose Sent 值为1，表示获取到 1 个位姿点。位姿保存在 Target Pose 中。

Mech-Vision 自动控制逻辑例程

test vision 13
test vision 14

从 Mech-Viz 获取规划路径

设置参数

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

    test viz 1

  2. 分别单击数据块 Camera_User 和 MM Modbus TCP Interface ，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）。

    test viz 2

  3. 分别将 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。

    test viz 3

  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。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）。

    test viz 4

  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）。

    test viz 5

  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）。

    此处 Request_Pose_Type 和功能函数 MM_Start_Vis、MM_Start_Viz 中 Robot_Pose_Type 对应 MM Modbus TCP Interface 数据块同一 Pose Type 变量，若需设定的值不同，则无法同时生效。
    test viz 6

  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） 。弹出 下载预览 窗口，将最新程序下载到 PLC。

    test viz 7

  8. 弹出 下载预览 窗口，单击 装载 ，将最新程序下载到 PLC。

    test viz 8

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。

    test viz 9

  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。

    test viz 10

  3. 在 MM Modbus TCP Interface 数据块中，Target Pose，Target Label，Speed Percentage 变量值被清空。

    test viz 11

  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。

    test viz 12

  5. 检查 MM Modbus TCP Interface 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 标准接口状态码及错误排查 进行错误排查。

    test viz 13

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。

    test viz 14

  2. 检查 MM Modbus TCP Interface 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 标准接口状态码及错误排查 进行错误排查。

    test viz 15

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。

    test viz 16

  2. 检查 MM Modbus TCP Interface 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 标准接口状态码及错误排查 进行错误排查。

    test viz 17

在上图中，Number of Pose Sent 值为 6，表示获取到 6 组关节角数据，数据保存在 Target Pose 中。Index of Vision Move 值为 3，表示视觉点位（即工程中的视觉移动）在路径中的位置编号为 3。

Mech-Viz 自动控制逻辑例程

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