如何使用PLC控制myCobot 320机械臂

根据持续的用户反馈，目前市场对 PLC 与 myCobot 系统集成的需求很大，因此本文提供的案例介绍了如何使用 PLC（可编程逻辑控制器）来控制 myCobot 320 机械臂。本案例重点介绍如何实现这一集成效果。

一、本项目使用的硬件组件

Siemens SIMATIC IOT2020

Raspberry Pi 4 Model B

M5Stack ESP32 Basic Core IoT Development Kit

Elephant Robotics myCobot 320 m5

二、知识概览

什么是 PLC？

对于熟悉工业级机械臂的人来说，PLC 可能是一个熟悉的概念。PLC 代表可编程逻辑控制器，这是一种工业数字计算机，专为控制工业环境中的各种机械和生产过程而设计。PLC 广泛用于自动化，用于执行逻辑控制、顺序控制、定时、计数和算术运算等任务。

通过将机械臂的灵活性与 PLC 的稳定性和实时功能相结合，可以为特定场景开发量身定制的解决方案。

myCobot 320 M5 智能协作机器人

myCobot 320 是一款 6 自由度机械臂，有两个版本：一个使用 M5Stack-Basic 作为嵌入式开发板，另一个使用 Raspberry Pi 4B。手臂仅重 3360 克，重量轻且便于携带。它的末端执行器可以处理最大 1000g 的有效载荷，足以满足大多数实验场景。此外，用户可以将摄像头或执行器（如夹具或抽吸泵）连接到末端执行器，留下大约 600 克的剩余有效载荷能力。手臂的最大工作半径为 350 毫米，可在各种情况下灵活移动。

SiemensS7-1200 PLC是一款紧凑的模块化可编程逻辑控制器，专为中小型自动化项目而设计。它提供高可靠性、实时性能和灵活的可扩展性。S7-1200 支持多种工业协议（如 Profinet 和 Modbus），包括一个以太网接口，可与传感器、执行器和其他设备无缝集成。

它使用 TIA Portal 软件进行编程，支持梯形图、功能块图和其他语言，使开发和维护变得简单明了。广泛应用于工业生产、楼宇自动化和机械控制，提供稳定高效的控制解决方案。

三、硬件操作

当机械臂接收到 PLC 的 IO 信号时，它会执行一个运动，将所有关节重置为零位置。此操作主要用于在两个系统之间建立通信。

原理解释：

1. 机械臂的输出端口首先发送信号。

2. 一旦 PLC 检测到输入信号，它就会输出一个信号来为 24V 继电器线圈供电。

3. 继电器的常开触点闭合，将低电平信号传输到机械臂的输入端口。

4. 当机械臂检测到输入信号时，它会执行动作以将其所有关节重置为零位置。

硬件连接

将机械臂的输入连接到 PLC 的输出

1. PLC 为西门子 S7-1200，输出类型为 PNP，而机械臂的输入类型为 NPN。因此，需要一个中间继电器来转换信号。

2. 将电源连接到 PLC。

3、将继电器线圈连接到PLC的公共端子和Q0.0

4.将继电器的常开触点连接到端子上。

5. 然后将端子连接到机器人的 IN1 输入。

将机械臂的输出连接到 PLC 的输入

1. PLC 是西门子 S7-1200，其输入类型支持 PNP 和 NPN。机械臂的输出类型为 PNP，因此 PLC 输入应使用 PNP 配置。

2. 将 24V 连接到 PLC 的输入端子。

3. 将机械臂的接地端（GND）和输出 1（OUT1）连接到可编程逻辑控制器（PLC）的公共端和 I0.0。

4. 将端子插入机械臂的输出端。

四、软件操作

机械臂程序

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、小结

西门子PLC以其高稳定性、实时性和抗干扰性而闻名，使其专为工业环境而设计。它们非常适合工厂自动化、恶劣环

境和涉及多个设备的复杂工作流程。PLC支持Profinet和Modbus等标准工业通信协议，实现与传感器、执行器和其他设备的无缝集成。这确保了系统能够以毫秒级的响应时间长期稳定运行。对于要求高可靠性的场景，如装配线控制、设备同步或环境条件严格的工厂，PLC是最佳选择。 而Python则在开发灵活性和效率方面表现出色，凭借其丰富的库和工具，Python适用于算法实现、机器学习和复杂的运动控制应用。Python更适用于可以快速开发和验证新想法的研究和实验场景。但在实时性能和对恶劣环境的适应性方面相对较弱，因为它取决于底层硬件和操作系统性能。 如果首要需求是长期稳定运行、实时控制和工业环境集成，PLC是更好的选择。如果重点是快速开发和算法灵活性，Python更适合。两者也可以结合起来，Python处理高级算法，PLC管理低级控制，为更广泛的应用提供解决方案。