根據(jù)持續(xù)的用戶反饋，目前市場對 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）來控制 myCobot 320 機械臂。本案例重點介紹如何實現(xiàn)這一集成效果。

一、本項目使用的硬件組件

Siemens SIMATIC IOT2020

Raspberry Pi 4 Model B

M5Stack ESP32 Basic Core IoT Development Kit

Elephant Robotics myCobot 320 m5

二、知識概覽

什么是 PLC？

對于熟悉工業(yè)級機械臂的人來說，PLC 可能是一個熟悉的概念。PLC 代表可編程邏輯控制器，這是一種工業(yè)數(shù)字計算機，專為控制工業(yè)環(huán)境中的各種機械和生產(chǎn)過程而設(shè)計。PLC 廣泛用于自動化，用于執(zhí)行邏輯控制、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等任務(wù)。

通過將機械臂的靈活性與 PLC 的穩(wěn)定性和實時功能相結(jié)合，可以為特定場景開發(fā)量身定制的解決方案。

myCobot 320 M5 智能協(xié)作機器人

myCobot 320 是一款 6 自由度機械臂，有兩個版本：一個使用 M5Stack-Basic 作為嵌入式開發(fā)板，另一個使用 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)實驗場景。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。

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

它使用 TIA Portal 軟件進行編程，支持梯形圖、功能塊圖和其他語言，使開發(fā)和維護變得簡單明了。廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、樓宇自動化和機械控制，提供穩(wěn)定高效的控制解決方案。

三、硬件操作

當(dāng)機械臂接收到 PLC 的 IO 信號時，它會執(zhí)行一個運動，將所有關(guān)節(jié)重置為零位置。此操作主要用于在兩個系統(tǒng)之間建立通信。

原理解釋：

1. 機械臂的輸出端口首先發(fā)送信號。

2. 一旦 PLC 檢測到輸入信號，它就會輸出一個信號來為 24V 繼電器線圈供電。

3. 繼電器的常開觸點閉合，將低電平信號傳輸?shù)綑C械臂的輸入端口。

4. 當(dāng)機械臂檢測到輸入信號時，它會執(zhí)行動作以將其所有關(guān)節(jié)重置為零位置。

硬件連接

將機械臂的輸入連接到 PLC 的輸出

1. PLC 為西門子 S7-1200，輸出類型為 PNP，而機械臂的輸入類型為 NPN。因此，需要一個中間繼電器來轉(zhuǎn)換信號。

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.將繼電器的常開觸點連接到端子上。

5. 然后將端子連接到機器人的 IN1 輸入。

將機械臂的輸出連接到 PLC 的輸入

1. PLC 是西門子 S7-1200，其輸入類型支持 PNP 和 NPN。機械臂的輸出類型為 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. 將端子插入機械臂的輸出端。

四、軟件操作

機械臂程序

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)

西門子PLC以其高穩(wěn)定性、實時性和抗干擾性而聞名，使其專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計。它們非常適合工廠自動化、惡劣環(huán)

境和涉及多個設(shè)備的復(fù)雜工作流程。PLC支持Profinet和Modbus等標(biāo)準工業(yè)通信協(xié)議，實現(xiàn)與傳感器、執(zhí)行器和其他設(shè)備的無縫集成。這確保了系統(tǒng)能夠以毫秒級的響應(yīng)時間長期穩(wěn)定運行。對于要求高可靠性的場景，如裝配線控制、設(shè)備同步或環(huán)境條件嚴格的工廠，PLC是最佳選擇。 而Python則在開發(fā)靈活性和效率方面表現(xiàn)出色，憑借其豐富的庫和工具，Python適用于算法實現(xiàn)、機器學(xué)習(xí)和復(fù)雜的運動控制應(yīng)用。Python更適用于可以快速開發(fā)和驗證新想法的研究和實驗場景。但在實時性能和對惡劣環(huán)境的適應(yīng)性方面相對較弱，因為它取決于底層硬件和操作系統(tǒng)性能。 如果首要需求是長期穩(wěn)定運行、實時控制和工業(yè)環(huán)境集成，PLC是更好的選擇。如果重點是快速開發(fā)和算法靈活性，Python更適合。兩者也可以結(jié)合起來，Python處理高級算法，PLC管理低級控制，為更廣泛的應(yīng)用提供解決方案。