安川变频器专营    

在使用 C++ 控制安川机器人的过程中，如何识别、处理各类异常情况并保证控制系统的稳定性和安全性，这是工业机器人控制中至关重要的一环。

工业场景下的异常处理不能仅停留在代码层面，需要结合通信异常、机器人自身异常、业务逻辑异常和安全机制进行全方位设计。下面我会为你详细讲解完整的异常处理方案。

一、异常类型分类与处理思路

首先明确安川机器人控制中常见的异常类型，再针对性给出处理方案：

二、完整的异常处理代码实现（C++）

以下是集成了全场景异常处理的 C++ 代码，基于之前的 MC 协议控制框架进行增强：

cpp

运行

#include <iostream>#include <winsock2.h>#include <ws2tcpip.h>#include <string>#include <cstring>#include <chrono>#include <thread>#include <fstream>#include <ctime>// 链接Winsock库#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")// 配置参数#define ROBOT_IP "192.168.250.1"#define ROBOT_PORT 8000#define BUFFER_SIZE 1024#define RECONNECT_MAX_TIMES 5    // 最大重连次数#define RECONNECT_INTERVAL 2000  // 重连间隔(ms)#define COMMAND_TIMEOUT 5000     // 指令超时时间(ms)// 机器人状态枚举enum class RobotStatus {
    NORMAL,         // 正常
    COMM_ERROR,     // 通信错误
    EMERGENCY_STOP, // 急停
    SERVO_OFF,      // 伺服关闭
    ALARM,          // 报警
    UNKNOWN         // 未知状态};// 日志工具类class Logger {public:
    static void log(const std::string& level, const std::string& msg) {
        // 获取当前时间
        auto now = std::chrono::system_clock::now();
        std::time_t now_c = std::chrono::system_clock::to_time_t(now);
        char time_buf[80];
        std::strftime(time_buf, sizeof(time_buf), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", std::localtime(&now_c));

        // 输出到控制台并写入日志文件
        std::string log_msg = "[" + std::string(time_buf) + "] [" + level + "] " + msg;
        std::cout << log_msg << std::endl;
        
        std::ofstream log_file("robot_control.log", std::ios::app);
        if (log_file.is_open()) {
            log_file << log_msg << std::endl;
            log_file.close();
        }
    }

    static void info(const std::string& msg) { log("INFO", msg); }
    static void error(const std::string& msg) { log("ERROR", msg); }
    static void warn(const std::string& msg) { log("WARN", msg); }};// 错误处理工具类class ErrorHandler {public:
    // 解析安川机器人报警代码
    static std::string parseAlarmCode(const std::string& alarm_code) {
        // 示例：安川常见报警代码映射（需参考机器人手册补充完整）
        if (alarm_code == "0001") return "伺服电源异常";
        if (alarm_code == "0002") return "急停按钮被按下";
        if (alarm_code == "0003") return "位置超出软限位";
        if (alarm_code == "0004") return "伺服过载";
        return "未知报警: " + alarm_code;
    }

    // 安全停机指令
    static bool safeStop(SOCKET sock) {
        Logger::warn("执行安全停机操作");
        std::string stop_cmd = "STOP_ALL;"; // MC协议停机指令（需按手册调整）
        return sendTimedCommand(sock, stop_cmd, COMMAND_TIMEOUT);
    }

    // 带超时的指令发送
    static bool sendTimedCommand(SOCKET sock, const std::string& cmd, int timeout_ms) {
        char send_buf[BUFFER_SIZE] = {0};
        strcpy_s(send_buf, cmd.c_str());

        // 设置套接字超时
        DWORD timeout = timeout_ms;
        setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, (const char*)&timeout, sizeof(timeout));

        // 发送指令
        int send_bytes = send(sock, send_buf, strlen(send_buf), 0);
        if (send_bytes == SOCKET_ERROR) {
            std::string err_msg = "指令发送失败: " + cmd + " (错误码: " + std::to_string(WSAGetLastError()) + ")";
            Logger::error(err_msg);
            return false;
        }

    // 检查连接状态
    static bool isConnected(SOCKET sock) {
        if (sock == INVALID_SOCKET) return false;
        
        // 发送心跳包检测连接
        char buf;
        int result = recv(sock, &buf, 1, MSG_PEEK);
        return (result != SOCKET_ERROR || WSAGetLastError() != WSAECONNRESET);
    }};// 主控制逻辑int main() {
    SOCKET robot_sock = INVALID_SOCKET;
    
    try {
        // 1. 建立连接
        robot_sock = RobotConnector::createConnection(ROBOT_IP, ROBOT_PORT);
        if (robot_sock == INVALID_SOCKET) {
            throw std::runtime_error("机器人连接失败");
        }

        // 2. 检查机器人状态
        if (!ErrorHandler::sendTimedCommand(robot_sock, "READ_STATUS;", COMMAND_TIMEOUT)) {
            throw std::runtime_error("机器人状态异常");

三、关键异常处理机制详解

1. 通信异常处理

• 重连机制：RobotConnector::createConnection 实现了最大 5 次重连，间隔 2 秒，避免网络波动导致的连接失败

• 超时控制：通过 setsockopt 设置套接字接收超时，防止程序卡死在等待响应状态

• 心跳检测：主循环中定时发送心跳包，实时监测连接状态，断开时可及时发现

• 异常日志：所有通信错误都记录错误码和描述，便于问题定位

2. 机器人状态异常处理

• 报警解析：ErrorHandler::parseAlarmCode 映射安川机器人报警代码到具体含义，快速定位问题

• 安全停机：任何异常发生时，优先调用 safeStop 发送停机指令，避免机器人处于危险状态

• 状态预检：执行运动指令前先读取机器人状态，确认伺服开启、无急停、无报警

3. 指令执行异常处理

• 指令校验：发送运动指令前可增加逻辑校验（如关节角度是否在限位范围内）

• 结果确认：严格解析机器人响应，确认指令执行成功后再进行下一步操作

• 容错处理：指令执行失败时，执行降级策略（如停机、回零位）

4. 系统级异常处理

• 日志记录：Logger 类实现完整的日志系统，记录时间、级别、内容，支持文件持久化

• 资源管理：使用 RAII 思想管理套接字资源，异常时确保资源正确释放

• 异常捕获：主函数使用 try-catch 捕获所有异常，避免程序崩溃

四、工业场景额外建议

1. 硬件层面：

• 部署急停按钮、安全光幕等物理安全装置，不依赖软件控制

• 使用工业级以太网交换机，减少通信丢包

2. 软件层面：

• 实现机器人状态可视化监控界面，实时显示异常信息

• 重要操作增加二次确认机制，防止误指令

• 定期备份机器人程序和参数，异常时可快速恢复

3. 流程层面：

• 建立异常处理预案，不同报警对应不同的处理流程

• 定期测试异常场景（如断网、急停），验证处理逻辑有效性

总结

1. 异常处理核心：通信异常靠重连 + 超时 + 心跳保障，机器人异常靠状态监测 + 报警解析 + 安全停机处理，系统异常靠日志 + 资源管理 + 异常捕获兜底。

2. 安全优先原则：任何异常发生时，首要操作是确保机器人进入安全状态，再进行故障排查。

3. 可追溯性：完整的日志记录是定位和解决异常的关键，需包含时间、异常类型、错误码、处理动作等信息。