机器人上下料数据采集方案

场景描述

某机加工车间，1台CNC加工中心配1台新松多可协作机器人做上下料。工件放在10×12的料盘上（共120个位置），机器人从料盘取毛坯放到CNC加工，加工完成后取成品放回料盘。需要监控整个生产过程，统计产量，管理料盘状态，实现首件和周期抽检。

核心需求

三段式握手（PLC结构化文本示例）

// 请求机器人取料
IF 取料请求 = FALSE AND 取料应答 = FALSE AND 需要取料 THEN
    取料请求 := TRUE;          // 1. 置位请求
    取料超时计时 := 0;
END_IF;

// 等待应答
IF 取料请求 = TRUE AND 取料应答 = FALSE THEN
    取料超时计时 := 取料超时计时 + 1;
    IF 取料超时计时 > 500 THEN  // 5秒超时(10ms扫描)
        报警_机器人取料超时 := TRUE;
        系统状态 := 异常;
    END_IF;
END_IF;

// 收到应答，复位请求
IF 取料请求 = TRUE AND 取料应答 = TRUE THEN
    取料请求 := FALSE;         // 3. 复位请求
END_IF;

// 机器人复位应答后，完成一次取料
IF 取料请求 = FALSE AND 取料应答 = TRUE THEN
    取料应答 := FALSE;
    当前料位 := 当前料位 + 1;
    产量计数 := 产量计数 + 1;
END_IF;

Modbus批量读取（C# WPF示例）

// 一次性读取120个料盘状态寄存器(40001-40120)
// 保证数据一致性，不会出现前后批次时间差
public async Task<ushort[]> ReadTrayStatusAsync()
{
    if (_client == null || !_client.Connected)
    {
        await ReconnectAsync();
    }
    try
    {
        // Modbus TCP单次最多读125个寄存器，120个刚好一次读完
        var result = await _client.ReadHoldingRegistersAsync(
            slaveAddress: 1,
            startAddress: 0,      // 40001对应地址0
            numberOfPoints: 120); // 一次读120个
        return result;
    }
    catch (Exception ex)
    {
        _logger.LogError(ex, "读取料盘状态失败");
        await ReconnectAsync();
        throw;
    }
}