KUKA机器人应用技术-课件 项目 9 KUKA 机器人系统集成及应用

OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对项目9·任务9.1项目9·KUKA机器人应用技术目录010203任务导入任务目标知识储备任务实施0405任务小结通过OPCUA协议实现KUKA机器人仿真环境（如KUKA.SimPro）与上位系统（如PLC）的数据交互，完成变量对映射与实时数据同步，确保虚实系统协同控制的一致性。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对任务导入知识目标◆（1）能够在KUKA.SimPro中配置OPCUA服务器，并与PLC建立连接。◆

（2）掌握在KUKA.SimPro中创建变量对的方法，包括信号映射、变量命名和类型选择。能力目标◆（1）培养学生根据实际任务需求设计OPCUA通信方案的能力，能够合理选择变量对并进行配置。◆

（2）通过实际操作和测试，培养学生发现并解决OPCUA通信中潜在问题的能力。素养目标◆（1）强调OPCUA通信配置和变量对创建的严谨性，培养学生注重细节、追求完美的职业素养。◆（2）激发学生对机器人通信技术的学习兴趣，鼓励自主学习新技术和新方法。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对任务目标1.OPCUA通信基础（1）OPCUA通信简介。OPCUA是一种工业标准协议，用于实现工业自动化设备之间的数据交换。该通信协议基于客户端（Client）和服务器（Server）的架构实现数据交互，支持多种工业设备和软件的无缝连接。（2）OPCUA通信的关键组件。OPCUA服务器：负责与硬件设备（如PLC）通信，采集数据并提供给客户端。OPCUA客户端：如KUKA.SimPro，用于读取和控制OPCUA服务器提供的数据。2.KUKA.SimPro与OPCUA通信（1）连接设置。在KUKA.SimPro中，首先通过“连接”功能添加OPCUA服务器，输入服务器名称或IP地址。其次配置OPCUA服务器的连接参数，确保客户端与服务器之间的通信。（2）变量对的创建。1）在KUKA.SimPro中，选择“模拟至服务器”功能，单击“添加变量”按钮。2）在变量创建面板中，勾选“信号”复选框，将KUKA.SimPro中的信号与OPCUA服务器的变量进行映射。（3）测试通信。启动OPCUA服务器和KUKA.SimPro，通过读取和写入变量验证通信是否正常。【小提示】关闭Windows防火墙或配置防火墙规则，允许计算机进行OPCUA通信。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对知识储备【注意事项】（1）采用清晰的命名规则，避免使用特殊字符或空格。（2）确认IP地址、端口号、PLC站号等参数与目标设备一致。【知识之窗】KUKA.SimPro与西门子PLC之间的通信可以通过3种方式进行。第1种是用虚拟PLC，但必须结合S7-PLCSIMAdvanced仿真软件，该软件将会给PLC构建一个虚拟网卡，通过该虚拟网卡支持TCP/IP通信。第2种是直接跟物理PLC进行通信，因为物理PLC本身自带网卡，所以无须构建。第3种是使用虚拟PLC和S7-PLCSIMAdvanced仿真软件。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对知识储备实施地点：工业机器人虚拟仿真实训室。实施设备：KUKA.SimPro+PLC。实施过程如下：（1）OPC通信设置。1）设置该网络（SiemensPLCSIMVirtualSwitch）的IP地址，如图9-2和图9-3所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-2设置IP图9-3IP地址设置任务实施2）打开S7-PLCSIMAdvancedV2.0，输入如图9-4所示的设置后单击“Start”按钮。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-4S7-PLCSIMAdvancedV2.0设置任务实施3）打开博途，创建一个新项目，命名为“kukasimpro与西门子1500之间通信程序”，如图9-5所示。4）选择CPU，型号选择“6ES7511-1AK01-0AB0”，版本选择“V2.5”，如图9-6所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-5创建新项目图9-6选择CPU任务实施5）设置项目属性。在新建的项目文件处右击选择“属性|保护”，选中“块编译时支持仿真”复选框，如图9-7所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-7设置属性“块编译时支持仿真”任务实施6）如图9-8所示，选择“以太网地址”，勾选“在项目中设置IP地址”复选框，设置IP地址“192.168.0.2”。7）激活OPCUA服务器：选中目标PLC设备，右击“打开”菜单，在菜单中选择“属性”，在弹出的对话框中找到“OPCUA”选项，勾选“激活OPCUA服务器”复选框，如图9-9所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-8设置IP地址图9-9激活OPCUA服务器任务实施8）运行系统许可证，如图9-10所示。9）创建两个PLC变量：一个是传送带传给PLC，命名为“ConverySensor”；另一个是PLC给机器人，命名为“Robot_Run”，如图9-11所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-10运行系统许可证图9-11创建PLC变量任务实施10）在Main[OB1]里添加一个主程序，如图9-12所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-12添加主程序任务实施11）保存项目并编译，再下载到设备中，如图9-13所示。12）选择虚拟仿真器，单击“开始搜索”按钮，如图9-14所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-13保存项目并编译图9-14搜索CPU任务实施13）搜索完成后下载并装载设备，如图9-15所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-15下载并装载设备任务实施（2）OPC通信在KUKA.SimPro中创建变量对。1）在KUKA.SimPro软件附加选项中启用“连通性”功能，如图9-16所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-16启用“连通性”功能任务实施2）依次选择“连通性|OPCUA|添加服务器”，填写服务器地址“opc.tcp://192.168.0.2:4840”，并单击“测试连接”按钮，如图9-17所示。3）单击连接，右侧状态显示为“True”，表示连接成功，如图9-18所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-17添加服务器地址图9-18连接服务器任务实施4）选择对应程序，查看机器人信号列表，如图9-19所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-19机器人信号列表任务实施5）删除“101”信号（传送带到达触发信号）的现有连接，如图9-20所示。6）选择“模拟至服务器”，选择“添加变量”并创建变量对，将传送带到达信号BatchReadySignal映射至PLC，如图9-21所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-20信号连接删除图9-21创建变量对“模拟至服务器”任务实施7）同理，创建“服务器至模拟”变量对，实现PLC到KUKA的信号映射，如图9-22所示。8）可在变量列表中看到已经连接的变量，如图9-23所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-22创建“服务器至模拟”变量对图9-23已连接变量任务实施9）启动PLC程序，对配置进行运行测试，如图9-24所示。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对图9-24程序运行测试任务实施（1）能够在KUKA.SimPro中配置OPCUA服务器，并与PLC建立连接。（2）培养学生根据实际任务需求设计OPCUA通信方案的能力，能够合理选择变量对并进行配置。任务9.1｜OPCUA通信设置及在KUKA.SimPro中创建变量对任务小结KUKA机器人双机协调焊接应用仿真项目9·任务9.2项目9·KUKA机器人应用技术目录010203任务导入任务目标知识储备任务实施0405任务小结在现代汽车制造中，焊接是确保车身结构强度和安全性的关键环节。随着汽车工业的快速发展，对焊接效率和质量的要求越来越高。传统的单机器人焊接已经难以满足复杂工件的高效焊接需求，因此，越来越多的汽车制造企业开始采用双机器人协调焊接技术，以提高生产效率和焊接质量。假如你是一家汽车制造企业的自动化工程师，该企业计划引入一套双机器人协调焊接系统，用于生产新款电动汽车的车身框架。你的任务是设计并验证一套高效的双机器人协调焊接工作站。任务9.2｜KUKA机器人双机协调焊接应用仿真任务导入知识目标◆（1）能够在KUKA.SimPro中创建包含两台机器人的仿真工作站，合理布局机器人、工件和焊接设备。◆

（2）掌握离线编程的基本方法，能够在仿真环境中完成程序调试，并生成可用于实际机器人的程序代码。能力目标◆（1）培养学生根据实际任务需求设计双机协调焊接方案的能力，能够合理规划机器人运动轨迹和焊接顺序。◆

（2）鼓励学生尝试不同的焊接路径规划和参数设置方案，探索提高焊接效率和质量的创新方法。素养目标◆（1）强调仿真验证过程的严谨性，培养学生注重细节、追求完美的职业素养。◆（2）在仿真和实际操作中，培养学生的安全意识，确保焊接过程符合工业标准。任务9.2｜KUKA机器人双机协调焊接应用仿真任务目标根据冷却方式，焊枪可分为水冷型与空冷型两类：一般当Ar或He气保焊电流超过200A，或者CO气保焊电流超过500A时，多采用散热效率更高的水冷焊枪。【小提示】双机协调焊接需要良好的信号连接与通信，确保两台机器人能够按照预设的逻辑进行协同工作。【注意事项】（1）在仿真过程中要时刻注意碰撞检测，避免两台机器人或机器人与周边设备发生碰撞，造成仿真失败甚至实际应用中的设备损坏。（2）严格遵守机器人操作的安全规范，在实际操作机器人前，必须先在仿真环境中进行充分的测试和验证，确保程序的正确性和安全性。【知识之窗】（1）在仿真中预检夹具、工件与机器人的干涉。（2）配置双机联锁信号。（3）双机实际焊接时，需统一电流、电压、送丝速度，避免焊缝不均匀。任务9.2｜KUKA机器人双机协调焊接应用仿真知识储备实施地点：工业机器人虚拟仿真实训室。实施设备：仿真软件+PLC。实施过程如下：（1）利用任务9.1的传送带模型，更换抓手及传输物料，如图9-26所示。（2）导入变位机“DKP_400_V1”，如图9-27所示。任务9.2｜KUKA机器人双机协调焊接应用仿真图9-26更换机器人抓手及传输物料图9-27导入变位机任务实施（3）导入两台弧焊机器人，如图9-28所示。任务9.2｜KUKA机器人双机协调焊接应用仿真图9-28导入弧焊机器人任务实施（4）添加弧焊焊枪并调整机器人姿态，如图9-29所示。（5）进行传输带信号配置，如图9-30所示。任务9.2｜KUKA机器人双机协调焊接应用仿真图9-29添加焊枪图9-30配置传输带信号任务实施（6）编写R5搬运机器人程序，如图9-31所示。（7）参照任务9.1进行PLC仿真设置，完成变量配对，如图9-32所示。任务9.2｜KUKA机器人双机协调焊接应用仿真图9-31编写搬运机器人程序图9-32变量配对任务实施（8）R5搬运机器人放置物料到达传送带后发出信号，这时R4弧焊机器人才开始动作，添加相应的新变量，如图9-33所示，编写PLC程序，如图9-34所示，并编译、下载。任务9.2｜KUKA机器人双机协调焊接应用仿真图9-33PLC变量设置图9-34创建PLC程序任务实施（9）同样地，R5搬运机器人放置物料到达传送带后发出信号，这时R4弧焊机器人才开始动作。创建相应的变量对，如图9-35所示。（10）用KUKA.SimPro编写相应的信号程序，如图9-36所示。任务9.2｜KUKA机器人双机协调焊接应用仿真图9-35创建变量对图9-36编写机器人程序任务实施（11）R4弧焊机器人焊接结束回到HOME点后发出信号，R6弧焊机器人才开始动作，添加相应的新变量，并在编写PLC程序后编译、下载，如图9-37所示。任务9.2｜KUKA机器人双机协调焊接应用仿真图9-37PLC程序设计任务实施（12）同样地，R4弧焊机器人焊接结束回到HOME点后发出信号，这时R6弧焊机器人才开始动作。创建相应的变量对，如图9-38所示。任务9.2｜KUKA机器人双机协调焊接应用仿真图9-38创建变量对-R4、R6机器人任务实施（13）