基于ModbusTCP协议的机器人与HMI的通讯

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《智慧工厂》Smart factory
April 2020基于ModbusTCP协议的机器人与HMI的通讯
Communication between robot and HMI based on modbustcp protocol
• 东莞市李群自动化技术有限公司 谈沛 Tan Pei 王红 Wang Hong 冷雄伟 Leng XiongWei
摘 要：本文介绍AH-4520机器人利用ModbusTCP协议与威纶通MT8071iE型号触摸屏之间通讯的一种新解决方案，该方案配置简单、应用便捷。

AH-4520型号机器人是由东莞市李群自动化技术有限公司自主研发的SCARA产品。

关键词：ModbusTCP协议 机器人 触摸屏
Abstract: This paper introduces a new solution of AH-4520 robot using ModbusTCP protocol to communicate with Weinview MT8071iE HMI, which is simple in configuration and convenient in application. AH-4520 robot is a SCARA product independently developed by QKM Technology (Dongguan) Co., Ltd.Key words: ModbusTCP Robot HMI
【中图分类号】TS45 【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2020）04-0073-02
1 引言：关于Modbus协议
Modbus是主流工业现场总线协议标准之一。

Modbus 协议由MODICON公司于1979年发布，已经在2008年转化为中国国家标准GB/T 19582-2008 《基于Modbus协议的工业自动化网络规范》。

Modbus协议是一项应用层报文传输协议，包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型。

标准的Modbus 协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网接口，设备间采用Master/Slave方式通信。

1996年施耐德公司推出基于以太网TCP/IP的Modbus协议：ModbusTCP。

1.1 Modbus协议的操作对象
Modbus协议的操作对象有四种：线圈、离散输入、输入寄存器、保持寄存器，参见表1所示。

表1 Mdobus操作对象说明
1.2 Modbus的功能码
根据对象的不同，Modbus的功能码参见表2所示。

表2 Modbus功能码
2 触摸屏
本项目所述的系统集成通讯由威纶通公司MT8071iE触摸屏与李群AH-4520机器人构成。

触摸屏特指工业触摸屏，又称HMI（Human Machine Interface），是通过触摸式工业显示器把人和机器连为一体的智能化界面。

它是替代传统控制按钮和指示灯的智能化操作显示终端。

它可以用来设置
参数，显示数据，监控设备状态，以曲线/动画等形式描绘自动化控制过程。

更方便、快捷、表现力更强，并可简化为PLC或其他外设的控制程序，功能强大的触摸屏创造了友好的人机界面。

触摸屏作为一种特殊的计算机外设，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。

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3 通讯系统设计
Modbus设备分为主站(Master)和从站(Slave)。

主站只有一个，从站可以有多个。

主站向各从站发送请求帧，从站给予响应。

在使用TCP通信时，主站为Client端，主动建立连接；从站为Server端，等待连接。

以下介绍的触摸屏是采用威纶通公司的MT8071iE型号，他与AH-4520机器人均支持ModbusTCP协议。

其中AH-4520作为主站，MT8071iE作为主站。

3.1 AH-4520机器人端参数设置
（1）AH-4520机器人端参数设置参见图1所示。

图1 AH-4520机器人参数设定
（2）参数定义参见表3所示。

表3 参数说明
（3）表3中地址表各字段说明解释：
192.168.1.210,5001:B,96,501,6001:H,96,10901 192.168.1.210--触摸屏的IP地址
5001:B,96,501--将机器人的DB5001~5096位地址按照线圈读写方式映射到触摸屏的内存地址LB500~LB595上，共96个位地址
6001:H,96,10901--将机器人的DB6001~6096字地址按照保持寄存器读写方式映射到触摸屏的内存地址LW10900~LW10995上，共96个字地址
3.2 HMI触摸屏端参数设置
HMI触摸屏端参数设置参见图2所示。

图2 HMI参数设定
（1）进入触摸屏的系统参数设置画面，新建Modbus Server设备（Modbus主站），作为连接进来的AH-4520机
器人；
（2）双击配置Modbus Server设备，为AH-4520机器人设置站号为255，注意，对于触摸屏来说，外设均是定义为PLC类型；
（3）在触摸屏的系统参数设置画面中，将作为从站的触摸屏的Modbus端口号设置成502。

IANA（Internet Assigned Numbers Authority，互联网编号分配管理机构）给Modbus协议赋予TCP端口号为502，这是目前在仪表与自动化行业中唯一分配到的端口号。

3.3 画面设计
参见图3所示，触摸屏与AH-4520机器人连接主要用于如下功能显示和控制：
（1）机器人示教控制；
（2）IO状态监控显示；
（3）机器人点位保存。

图3 触摸屏控制机器人标准画面
4 结束语
本文提供一种非常高效的机器人与触摸屏之间的通讯解决方案，均采用ModbusTCP协议，无需在双方编写繁杂的通讯驱动程序，透明通讯传输。

在实际项目中该解决方案已开始应用，由于触摸屏编程的易用性，进一步降低了机器人操作控制的使用门槛，同时可以无缝嵌入到设备已有的HMI 画面中去，更好控制设备硬件成本。

参考文献（略）
作者简介
谈沛（1983- ）男 工学学士 工程师 研究方向：工业机器人应用工程领域。