如何使用PLC控制myCobot 320機(jī)械臂

根據(jù)持續(xù)的用戶反饋，目前市場(chǎng)對(duì) PLC 與 myCobot 系統(tǒng)集成的需求很大，因此本文提供的案例介紹了如何使用 PLC（可編程邏輯控制器）來(lái)控制 myCobot 320 機(jī)械臂。本案例重點(diǎn)介紹如何實(shí)現(xiàn)這一集成效果。

一、本項(xiàng)目使用的硬件組件

Siemens SIMATIC IOT2020

Raspberry Pi 4 Model B

M5Stack ESP32 Basic Core IoT Development Kit

Elephant Robotics myCobot 320 m5

二、知識(shí)概覽

什么是 PLC？

對(duì)于熟悉工業(yè)級(jí)機(jī)械臂的人來(lái)說(shuō)，PLC 可能是一個(gè)熟悉的概念。PLC 代表可編程邏輯控制器，這是一種工業(yè)數(shù)字計(jì)算機(jī)，專(zhuān)為控制工業(yè)環(huán)境中的各種機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程而設(shè)計(jì)。PLC 廣泛用于自動(dòng)化，用于執(zhí)行邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)。

通過(guò)將機(jī)械臂的靈活性與 PLC 的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)功能相結(jié)合，可以為特定場(chǎng)景開(kāi)發(fā)量身定制的解決方案。

myCobot 320 M5 智能協(xié)作機(jī)器人

myCobot 320 是一款 6 自由度機(jī)械臂，有兩個(gè)版本：一個(gè)使用 M5Stack-Basic 作為嵌入式開(kāi)發(fā)板，另一個(gè)使用 Raspberry Pi 4B。手臂僅重 3360 克，重量輕且便于攜帶。它的末端執(zhí)行器可以處理最大 1000g 的有效載荷，足以滿足大多數(shù)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。此外，用戶可以將攝像頭或執(zhí)行器（如夾具或抽吸泵）連接到末端執(zhí)行器，留下大約 600 克的剩余有效載荷能力。手臂的最大工作半徑為 350 毫米，可在各種情況下靈活移動(dòng)。

SiemensS7-1200 PLC是一款緊湊的模塊化可編程邏輯控制器，專(zhuān)為中小型自動(dòng)化項(xiàng)目而設(shè)計(jì)。它提供高可靠性、實(shí)時(shí)性能和靈活的可擴(kuò)展性。S7-1200 支持多種工業(yè)協(xié)議（如 Profinet 和 Modbus），包括一個(gè)以太網(wǎng)接口，可與傳感器、執(zhí)行器和其他設(shè)備無(wú)縫集成。

它使用 TIA Portal 軟件進(jìn)行編程，支持梯形圖、功能塊圖和其他語(yǔ)言，使開(kāi)發(fā)和維護(hù)變得簡(jiǎn)單明了。廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、樓宇自動(dòng)化和機(jī)械控制，提供穩(wěn)定高效的控制解決方案。

三、硬件操作

當(dāng)機(jī)械臂接收到 PLC 的 IO 信號(hào)時(shí)，它會(huì)執(zhí)行一個(gè)運(yùn)動(dòng)，將所有關(guān)節(jié)重置為零位置。此操作主要用于在兩個(gè)系統(tǒng)之間建立通信。

原理解釋?zhuān)?/p>

1. 機(jī)械臂的輸出端口首先發(fā)送信號(hào)。

2. 一旦 PLC 檢測(cè)到輸入信號(hào)，它就會(huì)輸出一個(gè)信號(hào)來(lái)為 24V 繼電器線圈供電。

3. 繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，將低電平信號(hào)傳輸?shù)綑C(jī)械臂的輸入端口。

4. 當(dāng)機(jī)械臂檢測(cè)到輸入信號(hào)時(shí)，它會(huì)執(zhí)行動(dòng)作以將其所有關(guān)節(jié)重置為零位置。

硬件連接

將機(jī)械臂的輸入連接到 PLC 的輸出

1. PLC 為西門(mén)子 S7-1200，輸出類(lèi)型為 PNP，而機(jī)械臂的輸入類(lèi)型為 NPN。因此，需要一個(gè)中間繼電器來(lái)轉(zhuǎn)換信號(hào)。

2. 將電源連接到 PLC。

3、將繼電器線圈連接到PLC的公共端子和Q0.0

4.將繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)連接到端子上。

5. 然后將端子連接到機(jī)器人的 IN1 輸入。

將機(jī)械臂的輸出連接到 PLC 的輸入

1. PLC 是西門(mén)子 S7-1200，其輸入類(lèi)型支持 PNP 和 NPN。機(jī)械臂的輸出類(lèi)型為 PNP，因此 PLC 輸入應(yīng)使用 PNP 配置。

2. 將 24V 連接到 PLC 的輸入端子。

3. 將機(jī)械臂的接地端（GND）和輸出 1（OUT1）連接到可編程邏輯控制器（PLC）的公共端和 I0.0。

4. 將端子插入機(jī)械臂的輸出端。

四、軟件操作

機(jī)械臂程序

from pymycobot import MyCobot
import time
# Initialize the myCobot on COM port 8
mc = MyCobot("COM8")
# Set the basic output port 1 to low level (0)
mc.set_basic_output(1, 0)
# Infinite loop to monitor input signals
while 1:
# Check the status of input port 1
if mc.get_basic_input(1) == 0:
# If the input is low level (0), send angles to reset all joints to zero
mc.send_angles([0, 0, 0, 0, 0, 0], 50)
break # Exit the loop once the action is executed
else:
pass # Do nothing and continue checking
# Set the basic output port 1 to high level (1)
mc.set_basic_output(1, 1)

五、小結(jié)

西門(mén)子PLC以其高穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性和抗干擾性而聞名，使其專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它們非常適合工廠自動(dòng)化、惡劣環(huán)

境和涉及多個(gè)設(shè)備的復(fù)雜工作流程。PLC支持Profinet和Modbus等標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與傳感器、執(zhí)行器和其他設(shè)備的無(wú)縫集成。這確保了系統(tǒng)能夠以毫秒級(jí)的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于要求高可靠性的場(chǎng)景，如裝配線控制、設(shè)備同步或環(huán)境條件嚴(yán)格的工廠，PLC是最佳選擇。 而Python則在開(kāi)發(fā)靈活性和效率方面表現(xiàn)出色，憑借其豐富的庫(kù)和工具，Python適用于算法實(shí)現(xiàn)、機(jī)器學(xué)習(xí)和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用。Python更適用于可以快速開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證新想法的研究和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。但在實(shí)時(shí)性能和對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)性方面相對(duì)較弱，因?yàn)樗Q于底層硬件和操作系統(tǒng)性能。 如果首要需求是長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行、實(shí)時(shí)控制和工業(yè)環(huán)境集成，PLC是更好的選擇。如果重點(diǎn)是快速開(kāi)發(fā)和算法靈活性，Python更適合。兩者也可以結(jié)合起來(lái)，Python處理高級(jí)算法，PLC管理低級(jí)控制，為更廣泛的應(yīng)用提供解決方案。