在特定的汽車零部件生產(chǎn)工廠焊接生產(chǎn)線上，機械臂被應用于焊接作業(yè)，其控制體系基于Profinet協(xié)議。同時，工廠的自動化控制體系以西門子S7-1200PLC為核心，通過ModbusTCP協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。為實現(xiàn)焊接過程的自動化控制以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，必須實現(xiàn)機械臂與西門子S7-1200PLC之間的互聯(lián)通訊，這要求通過Profinet轉(zhuǎn)ModbusTCP網(wǎng)關來滿足現(xiàn)場需求。

系統(tǒng)架構

硬件組成：系統(tǒng)的硬件主要涵蓋機械臂、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、焊接電源以及夾具等裝置。機械臂借助ModbusTCP網(wǎng)絡和網(wǎng)關建立連接，西門子S7-1200PLC則通過Profinet網(wǎng)絡與網(wǎng)關實現(xiàn)連接，網(wǎng)關作為中間轉(zhuǎn)接設備，達成兩種協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。

軟件配置：于機械臂的控制系統(tǒng)當中，要對ModbusTCP通信的相關參數(shù)進行配置，諸如IP地址、端口號等。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，運用網(wǎng)關的配置軟件對網(wǎng)關的參數(shù)予以設置。

關于Profinet通信配置與ModbusTCP協(xié)議配置的闡述：

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

Profinet側(cè)配置：于網(wǎng)關配置軟件里，添加西門子S7-1200PLC作為Profinet主站或者從站（視實際需求情況而定）。構建網(wǎng)關的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)關當中，使網(wǎng)關按照所設定的參數(shù)開展協(xié)議轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)傳輸工作。

通信實現(xiàn)過程：

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

數(shù)據(jù)接收：機器手臂在開展焊接任務的進程中，通過ModbusTCP協(xié)議將自身狀態(tài)信息（諸如焊接電流、電壓、機器人位置等）發(fā)送給網(wǎng)關。網(wǎng)關把這些數(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，對焊接過程進行實時的監(jiān)控與調(diào)控。

本案例中，利用型號網(wǎng)關成功實現(xiàn)了機器手臂（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）。通過網(wǎng)關的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，解決了不同協(xié)議設備之間的兼容性問題，實現(xiàn)了設備之間的數(shù)據(jù)交互和協(xié)同工作。這種方案在工業(yè)自動化領域具有廣泛的應用前景，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