在特定的汽車零部件生產(chǎn)工廠焊接生產(chǎn)線上，機(jī)械臂被應(yīng)用于焊接作業(yè)，其控制體系基于Profinet協(xié)議。同時(shí)，工廠的自動(dòng)化控制體系以西門子S7-1200PLC為核心，通過(guò)ModbusTCP協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。為實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程的自動(dòng)化控制以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，必須實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂與西門子S7-1200PLC之間的互聯(lián)通訊，這要求通過(guò)Profinet轉(zhuǎn)ModbusTCP網(wǎng)關(guān)來(lái)滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。

系統(tǒng)架構(gòu)

硬件組成：系統(tǒng)的硬件主要涵蓋機(jī)械臂、西門子S7-1200可編程邏輯控制器（PLC）、Profinet轉(zhuǎn)ModbusTCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)、焊接電源以及夾具等裝置。機(jī)械臂借助ModbusTCP網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)建立連接，西門子S7-1200PLC則通過(guò)Profinet網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)連接，網(wǎng)關(guān)作為中間轉(zhuǎn)接設(shè)備，達(dá)成兩種協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。

軟件配置：于機(jī)械臂的控制系統(tǒng)當(dāng)中，要對(duì)ModbusTCP通信的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行配置，諸如IP地址、端口號(hào)等。在西門子S7-1200PLC的編程軟件TIA博途里，開展Profinet通信的組態(tài)與編程工作。與此同時(shí)，運(yùn)用網(wǎng)關(guān)的配置軟件對(duì)網(wǎng)關(guān)的參數(shù)予以設(shè)置。

關(guān)于Profinet通信配置與ModbusTCP協(xié)議配置的闡述：

ModbusTCP側(cè)配置：將機(jī)器手臂的IP地址修改到網(wǎng)關(guān)配置軟件中，添加機(jī)器手臂作為ModbusTCP從站。設(shè)置網(wǎng)關(guān)與機(jī)器手臂之間的通訊參數(shù)，如IP地址、輸入輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等。根據(jù)焊接系統(tǒng)的需求，映射機(jī)器手臂的控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)到網(wǎng)關(guān)的ModbusTCP數(shù)據(jù)區(qū)。設(shè)置Profinet通訊參數(shù)，包括IP地址、端口號(hào)、功能碼、寄存器地址等。

Profinet側(cè)配置：于網(wǎng)關(guān)配置軟件里，添加西門子S7-1200PLC作為Profinet主站或者從站（視實(shí)際需求情況而定）。構(gòu)建網(wǎng)關(guān)的ModbusTCP數(shù)據(jù)與西門子S7-1200PLC的Profinet數(shù)據(jù)區(qū)的映射，以此保障數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)傳輸。

下載配置：完成上述配置之后，把配置信息下載到Profinet轉(zhuǎn)ModbusTCP網(wǎng)關(guān)當(dāng)中，使網(wǎng)關(guān)按照所設(shè)定的參數(shù)開展協(xié)議轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)傳輸工作。

通信實(shí)現(xiàn)過(guò)程：

數(shù)據(jù)發(fā)送：當(dāng)西門子S7-1200PLC需對(duì)機(jī)器手臂實(shí)施焊接操作控制時(shí)，PLC借助Profinet協(xié)議將焊接任務(wù)的相關(guān)指令和參數(shù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)接收數(shù)據(jù)后，依照配置的映射關(guān)系，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為ModbusTCP協(xié)議格式，再發(fā)送至機(jī)器手臂。

數(shù)據(jù)接收：機(jī)器手臂在開展焊接任務(wù)的進(jìn)程中，通過(guò)ModbusTCP協(xié)議將自身狀態(tài)信息（諸如焊接電流、電壓、機(jī)器人位置等）發(fā)送給網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Profinet協(xié)議格式之后，傳送給西門子S7-1200PLC。PLC能夠依據(jù)接收到的狀態(tài)信息，對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控與調(diào)控。

本案例中，利用型號(hào)網(wǎng)關(guān)成功實(shí)現(xiàn)了機(jī)器手臂（ModbusTCP協(xié)議）與西門子S7-1200PLC（Profinet協(xié)議）在焊接系統(tǒng)中的互聯(lián)通訊（即Profinet轉(zhuǎn)ModbusTCP協(xié)議網(wǎng)關(guān)）。通過(guò)網(wǎng)關(guān)的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，解決了不同協(xié)議設(shè)備之間的兼容性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交互和協(xié)同工作。這種方案在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，可以為企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低成本、提升產(chǎn)品質(zhì)量提供有力的支持。

審核編輯 黃宇