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基于ModbusTCP和Profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):40531284發(fā)布日期:2024-12-31 13:45閱讀:11來源:國(guó)知局
基于Modbus TCP和Profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明屬于設(shè)備通訊領(lǐng)域,更具體地說,尤其涉及基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng)。


背景技術(shù):

1、在傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中,機(jī)器人與plc(可編程邏輯控制器)之間的通訊以及plc與下掛設(shè)備之間的通訊,通常需要依賴專門的通訊組件來實(shí)現(xiàn)。這些通訊組件包括但不限于通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)關(guān)、路由器等。這樣的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)存在以下不足:

2、成本問題:需要購(gòu)買額外的通訊組件,增加了系統(tǒng)的總體成本。同時(shí),安裝和維護(hù)這些組件也需要額外的人力和時(shí)間成本;

3、復(fù)雜性增加:引入通訊組件后,系統(tǒng)的架構(gòu)變得更加復(fù)雜。操作者需要對(duì)通訊組件進(jìn)行配置和管理,這增加了系統(tǒng)部署的復(fù)雜性;

4、可靠性降低:多出來的硬件組件增加了系統(tǒng)的故障點(diǎn)。通訊組件本身可能出現(xiàn)故障,影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行;

5、因此,針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng)。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn),而提出的基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),通過直接利用plc進(jìn)行通訊,無需采用額外的通訊組件,從而節(jié)約成本,簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,同時(shí)降低維護(hù)難度,提高數(shù)據(jù)傳輸效率,并增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:

3、基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括機(jī)器人主體、設(shè)置在機(jī)器人主體內(nèi)部的plc及下掛設(shè)備;

4、所述機(jī)器人通過自帶的modbus?tcp協(xié)議與所述plc通訊;所述plc通過自帶的profinet通訊協(xié)議,與所述下掛設(shè)備進(jìn)行通訊;

5、所述plc包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)字輸入/輸出模塊,用于接收來自機(jī)器人的控制信號(hào)和向下掛設(shè)備發(fā)送控制指令。

6、優(yōu)選的,所述機(jī)器人主體內(nèi)置有控制單元,該軟件支持modbus?tcp協(xié)議,能夠向plc發(fā)送控制指令并接收來自plc的數(shù)據(jù),所述控制單元還具備用戶界面,用于操作者設(shè)定控制參數(shù)、監(jiān)控機(jī)器人主體狀態(tài)及故障診斷信息的顯示,軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu),便于升級(jí)和維護(hù)。

7、優(yōu)選的,所述下掛設(shè)備通過一進(jìn)一出的網(wǎng)絡(luò)連接方式接入plc的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,實(shí)現(xiàn)與plc的數(shù)據(jù)交換,該連接方式使得下掛設(shè)備可以靈活地加入或移出系統(tǒng),不干擾現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的其他設(shè)備運(yùn)行。

8、優(yōu)選的,所述下掛設(shè)備通過profinet工業(yè)交換機(jī)并聯(lián)接入plc的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,使得多個(gè)下掛設(shè)備能夠同時(shí)與plc進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,工業(yè)交換機(jī)的使用提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性和數(shù)據(jù)傳輸效率,同時(shí)為系統(tǒng)提供了更好的實(shí)時(shí)性能。

9、優(yōu)選的,所述系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡(luò)配置單元,用于配置和管理機(jī)器人、plc及下掛設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù),所述網(wǎng)絡(luò)配置單元支持自動(dòng)識(shí)別新接入的設(shè)備,并能自動(dòng)分配網(wǎng)絡(luò)地址,簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)設(shè)置過程。

10、優(yōu)選的,所述plc還包含至少一個(gè)模擬輸入/輸出模塊,用于接收和發(fā)送模擬信號(hào),以控制下掛設(shè)備的模擬過程,所述輸入/輸出模塊能處理溫度、壓力傳感器信號(hào),并可將控制命令轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出到執(zhí)行器上。

11、優(yōu)選的,所述系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷功能,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和快速響應(yīng)。系統(tǒng)具備自檢程序,可在啟動(dòng)時(shí)檢測(cè)所有設(shè)備的狀態(tài),并在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)發(fā)出報(bào)警;

12、所述系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作,操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人、plc及下掛設(shè)備。此功能利用安全的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn),確??刂浦噶畹膫鬏敯踩煽浚?/p>

13、所述系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)功能,能夠記錄操作過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和事件,供后續(xù)分析和優(yōu)化使用。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用高可靠性的存儲(chǔ)介質(zhì),并支持自動(dòng)備份功能。

14、優(yōu)選的,所述plc集成了數(shù)據(jù)分析學(xué)習(xí)算法,能夠?qū)κ占降牟僮鲾?shù)據(jù)進(jìn)行分析,自動(dòng)優(yōu)化控制參數(shù),提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,并且能實(shí)時(shí)分析機(jī)器人和下掛設(shè)備的性能數(shù)據(jù),識(shí)別出效率低下或故障頻發(fā)的區(qū)域,并通過調(diào)整控制策略來優(yōu)化操作。

15、優(yōu)選的,所述數(shù)據(jù)分析學(xué)習(xí)算法用于預(yù)測(cè)機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)所需的時(shí)間,基于其運(yùn)動(dòng)速度、加速度參數(shù);評(píng)估不同控制參數(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響;優(yōu)化能耗,通過建模能耗與機(jī)器人運(yùn)行參數(shù)之間的關(guān)系,表達(dá)式為:

16、y=β0+β1x1+β2x2+...+βnxn+∈;

17、式中,y是因變量,x1,x2,…,xn是自變量,β0,β1,…,βn是回歸系數(shù),∈是誤差項(xiàng)。

18、優(yōu)選的,所述plc還包含一個(gè)或多個(gè)安全模塊,用于實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人主體及下掛設(shè)備的高級(jí)安全控制,所述安全模塊能夠處理緊急情況,當(dāng)檢測(cè)到潛在的危險(xiǎn)或故障時(shí),能夠立即切斷電源或采取其他必要的安全措施,以保護(hù)人員和設(shè)備的安全;

19、所述安全模塊與控制單元緊密集成,確保在發(fā)生緊急情況時(shí),控制指令能夠迅速而準(zhǔn)確地執(zhí)行,所述安全模塊支持多級(jí)安全設(shè)置,允許操作者根據(jù)不同的應(yīng)用需求和安全標(biāo)準(zhǔn)來配置安全參數(shù)。

20、本發(fā)明提供的基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):

21、成本節(jié)約:通過直接利用plc進(jìn)行通訊,無需采用額外的通訊組件,從而節(jié)約了系統(tǒng)的總體成本。同時(shí),減少了安裝和維護(hù)的人力和時(shí)間成本。

22、簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu):省略了額外的通訊組件,使得系統(tǒng)架構(gòu)更加簡(jiǎn)潔明了,降低了系統(tǒng)部署的復(fù)雜性。

23、提高穩(wěn)定性和可靠性:減少了硬件組件,降低了系統(tǒng)的故障率,提高了穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性。

24、增強(qiáng)實(shí)時(shí)性能:數(shù)據(jù)直接在plc和機(jī)器人或下掛設(shè)備之間傳輸,減少了延遲,提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。

25、降低維護(hù)難度:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后,維護(hù)和排查問題變得更加容易,降低了維護(hù)成本。

26、提高數(shù)據(jù)傳輸效率:直接通訊避免了數(shù)據(jù)在多個(gè)組件間的傳輸,提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

27、增強(qiáng)系統(tǒng)安全性:簡(jiǎn)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)減少了潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)源頭,提高了系統(tǒng)的整體安全性。



技術(shù)特征:

1.基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),其特征在于:所述系統(tǒng)包括機(jī)器人主體、設(shè)置在機(jī)器人主體內(nèi)部的plc及下掛設(shè)備;

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),其特征在于:所述機(jī)器人主體內(nèi)置有控制單元,該軟件支持modbus?tcp協(xié)議,能夠向plc發(fā)送控制指令并接收來自plc的數(shù)據(jù),所述控制單元還具備用戶界面,用于操作者設(shè)定控制參數(shù)、監(jiān)控機(jī)器人主體狀態(tài)及故障診斷信息的顯示,軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu),便于升級(jí)和維護(hù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),其特征在于:所述下掛設(shè)備通過一進(jìn)一出的網(wǎng)絡(luò)連接方式接入plc的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,實(shí)現(xiàn)與plc的數(shù)據(jù)交換,該連接方式使得下掛設(shè)備可以靈活地加入或移出系統(tǒng),不干擾現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的其他設(shè)備運(yùn)行。

4.權(quán)利要求1所述的基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),其特征在于:所述下掛設(shè)備通過profinet工業(yè)交換機(jī)并聯(lián)接入plc的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,使得多個(gè)下掛設(shè)備能夠同時(shí)與plc進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,工業(yè)交換機(jī)的使用提高了網(wǎng)絡(luò)的可靠性和數(shù)據(jù)傳輸效率,同時(shí)為系統(tǒng)提供了更好的實(shí)時(shí)性能。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),其特征在于:所述系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡(luò)配置單元,用于配置和管理機(jī)器人、plc及下掛設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)通訊參數(shù),所述網(wǎng)絡(luò)配置單元支持自動(dòng)識(shí)別新接入的設(shè)備,并能自動(dòng)分配網(wǎng)絡(luò)地址,簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)設(shè)置過程。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),其特征在于:所述plc還包含至少一個(gè)模擬輸入/輸出模塊,用于接收和發(fā)送模擬信號(hào),以控制下掛設(shè)備的模擬過程,所述輸入/輸出模塊能處理溫度、壓力傳感器信號(hào),并可將控制命令轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出到執(zhí)行器上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),其特征在于:所述系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷功能,確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和快速響應(yīng)。系統(tǒng)具備自檢程序,可在啟動(dòng)時(shí)檢測(cè)所有設(shè)備的狀態(tài),并在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)發(fā)出報(bào)警;

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),其特征在于:所述plc集成了數(shù)據(jù)分析學(xué)習(xí)算法,能夠?qū)κ占降牟僮鲾?shù)據(jù)進(jìn)行分析,自動(dòng)優(yōu)化控制參數(shù),提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,并且能實(shí)時(shí)分析機(jī)器人和下掛設(shè)備的性能數(shù)據(jù),識(shí)別出效率低下或故障頻發(fā)的區(qū)域,并通過調(diào)整控制策略來優(yōu)化操作。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),其特征在于:所述數(shù)據(jù)分析學(xué)習(xí)算法用于預(yù)測(cè)機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)所需的時(shí)間,基于其運(yùn)動(dòng)速度、加速度參數(shù);評(píng)估不同控制參數(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響;優(yōu)化能耗,通過建模能耗與機(jī)器人運(yùn)行參數(shù)之間的關(guān)系,表達(dá)式為:

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于modbus?tcp和profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),其特征在于:所述plc還包含一個(gè)或多個(gè)安全模塊,用于實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人主體及下掛設(shè)備的高級(jí)安全控制,所述安全模塊能夠處理緊急情況,當(dāng)檢測(cè)到潛在的危險(xiǎn)或故障時(shí),能夠立即切斷電源或采取其他必要的安全措施,以保護(hù)人員和設(shè)備的安全;


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了基于Modbus?TCP和Profinet協(xié)議的機(jī)器人通訊系統(tǒng),所述系統(tǒng)包括機(jī)器人主體、設(shè)置在機(jī)器人主體內(nèi)部的PLC及下掛設(shè)備;所述機(jī)器人通過自帶的Modbus?TCP協(xié)議與所述PLC通訊;所述PLC通過自帶的Profinet通訊協(xié)議,與所述下掛設(shè)備進(jìn)行通訊;所述機(jī)器人主體內(nèi)置有控制單元,該軟件支持Modbus?TCP協(xié)議,能夠向PLC發(fā)送控制指令并接收來自PLC的數(shù)據(jù),所述控制單元還具備用戶界面,用于操作者設(shè)定控制參數(shù)、監(jiān)控機(jī)器人主體狀態(tài)及故障診斷信息的顯示,軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu),便于升級(jí)和維護(hù)。本發(fā)明通過直接利用PLC進(jìn)行通訊,無需采用額外的通訊組件,從而節(jié)約成本,簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,同時(shí)降低維護(hù)難度,提高數(shù)據(jù)傳輸效率,并增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。

技術(shù)研發(fā)人員:曾麗蘭,任春蕾,陳浩南,顧赟
受保護(hù)的技術(shù)使用者:上海起問汽車科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2024/12/30
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