1. 训练主题
通过西门子 S7-1200 PLC 与松下机器人 Profinet 通信实现机器人的外部自动化控制，应用中程序的调配采用二进制方式。同时 PLC 需要采集机器人安全作业原点（Home 点），保证机器人安全作业，通过 PLC 的编程调试和机器人的配置实现上述功能。
2. 软硬件配置
2.1 硬件配置
- 机器人控制系统：TM1800G3 机器人：YA-1VAR81；机器人连接电缆：TSMWU894LM；电缆单元：TSMWU600；200V/380V 变压器：TSMTR010HGG；RT 轴焊丝盘架（刚用）：TSMYU204；校枪尺：AXU01727T；机器人通信装置（Profinet）：TSMYU965，产品实物如下图。
- 西门子 PLC：CPU 1214FC DC/DC/RLY，型号：6ES7 214-1HF40-0XB0。
- 按钮：若干。
- 调试电脑：1 台，注意电脑 IP 地址在同一个网段（IP：192.168.0.*），子网掩码为：255.255.255.0。
2.2 软件配置
- 博途软件：TIA Portal V15，版本：V15
- 松下机器人 GSD 说明文件：GSDML-V2.3-HMS-ABSPRT-20160826.xml
3. PLC 组态和配置
本应用设置 8byte 输入/输出组态共计各 64 位。
3.1 加载松下机器人 GSD 说明文件
点击'选项 (N)-管理通用站描述文件 (GSD)(D)'，如下图加载松下机器人 GSD 文件（图示已加载）。
3.2 组态西门子 PLC（CPU 1214FC）和松下机器人说明文件
在'设备和网络'界面，添加 PLC 模块（此处添加方法不赘述），将如下图所示将'RT Migration'拖入设备网络视图界面。
拖住 PLC 端口连接松下机器人通信端口，创建通信连接如下图。
3.3 对机器人 RT Migration 模块分配设备名称
右击 RT Migration 模块通信区域选择'分配设备名称'，如下图点击'更新列表'，博途通过网络检索机器人并显示相关信息（注意：如果不能分配名称，需先根据后文机器人示教器设置机器人 Profinet 通信 IP 地址），点击'分配名称'即完成机器人设备名称分配。
3.4 分配机器人 I/O 地址
双击 ABS-PRT（机器人 RT Migration 模块），如下图在'设备视图'将右侧'模块-InputOutput 0008 bytes'拖入插槽 1 中，并将'I 地址'和'Q 地址'均改为'70…77'。
3.5 PLC 及松下机器人 IP 地址及设备名称分配
如下图所示为 PLC 的 IP 地址和设备名称的分配。
如下图所示为机器人的 IP 地址和设备名称（机器人示教器不含设备名称分配，由 PLC 通过 IP 地址分配）的分配。
3.6 编译和下载配置
如下图右击 PLC 主体（此处为'PLC1_1[CPU 1214FC DC/DC/RLY]'），选择'编译 - 硬件和软件（仅更改）'进行程序下载前的编译。
再次右击 PLC 主体（此处为'PLC1_1[CPU 1214FC DC/DC/RLY]'），选择'下载到设备 (L)-硬件和软件（仅更改）'进行程序下载。
4. 松下机器人配置
4.1 安装通信板卡
将机器人 Profinet 通信板卡安装到如下图示位置，并用提供的螺母固定。如下图右侧用导线将状态输入第 1 个端子'STATUS IN 1'与输出的第 1 个端子（OUT 1）连接。
4.2 首次登录及密码
如下图在顺序菜单选择'设定 - 扩展设定 - 用户 ID'在弹出'登录'界面，'用户 ID'在'浏览'中选择'robot'，'密码'首次使用时为'0000'。
4.3 配置 Profinet 通信 IP 地址及设置
如下图在菜单栏点击'设定 - 管理设定 - 系统-PROFINET-编辑'依次弹出如下界面。
在上图界面，点击'设定'，在弹出界面如下图设置机器人 IP 地址和子网掩码，注意 IP 地址和子网掩码需与 PLC 组态设置的松下机器人 IP 地址和子网掩码相一致，之后根据提示选择'OK'等直至退出设置。
说明： 对 Profinet 设置界面配置很关键，部分参数说明如下：
- '状态 IO'-'分配'选择'结束'，表示将通信的 8byte 的最后 1 个字节 8 位用于'状态 IO'此设置可节约机器人通用 IO 用于控制其它设备如清枪器等；
- '通用 I/O 分配''输入'和'输出'分别为'1-56'；
- '伺服 ON 输出'为'1'，与上图'用导线将状态输入第 1 个端子'STATUS IN 1'与输出的第 1 个端子（OUT 1）连接'的位置相一致。
4.4 机器人以二进制方式外部自动调用焊接程序配置
如下图在菜单栏点击'设定 - 基本设定 - 程序启动方式'依次弹出如下界面并按图示设置。
由于机器人输入/输出前 8 位被用于'状态输入'和'状态输出'，本文采用'二进制'方式调用焊接程序，通用输入/输出均从第 9 位开始且分配 8 位共计可调用 255 个焊接程序，也即'通用输入 009-通用输入 016'和'通用输出 009-通用输出 016'。分配根据提示进行，同时将'通用输入 017'和'通用输出 017'分配为'选通'，分配完成显示的'程序选择启动'和对应的'输入端子'如下图所示。
显示的'程序选择应答'和对应的'输出端子'如下图所示。
点击'OK',之后根据提示退出配置。
5. PLC 与松下机器人联调
根据上文叙述，建立 PLC 与松下机器人映射的关联地址如下表所示。
| 序号 | PLC 输入地址 | 机器人输出 | 备注 | 序号 | PLC 输出地址 | 机器人输入 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | I70.0 | 备用 | 机器人外部 IO 空出备用（如控制清枪器输入信号等） | 1 | Q70.0 | 备用 | 机器人外部 IO 空出备用（如控制清枪器控制信号等） |
| 2 | I70.1 | 备用 | 2 | Q70.1 | 备用 | ||
| 3 | I70.2 | 备用 | 3 | Q70.2 | 备用 | ||
| 4 | I70.3 | 备用 | 4 | Q70.3 | 备用 | ||
| 5 | I70.4 | 备用 | 5 | Q70.4 | 备用 | ||
| 6 | I70.5 | 备用 | 6 | Q70.5 | 备用 | ||
| 7 | I70.6 | 备用 | 7 | Q70.6 | 备用 | ||
| 8 | I70.7 | 备用 | 8 | Q70.7 | 备用 | ||
| 9 | I71.0 | 通用输出 9 | 机器人反馈 PLC 选择的二进制焊接程序 | 9 | Q71.0 | 通用输入 9 | PLC（QB71）控制机器人以二进制方式调用焊接程序 |
| 10 | I71.1 | 通用输出 10 | 10 | Q71.1 | 通用输入 10 | ||
| 11 | I71.2 | 通用输出 11 | 11 | Q71.2 | 通用输入 11 | ||
| 12 | I71.3 | 通用输出 12 | 12 | Q71.3 | 通用输入 12 | ||
| 13 | I71.4 | 通用输出 13 | 13 | Q71.4 | 通用输入 13 | ||
| 14 | I71.5 | 通用输出 14 | 14 | Q71.5 | 通用输入 14 | ||
| 15 | I71.6 | 通用输出 15 | 15 | Q71.6 | 通用输入 15 | ||
| 16 | I71.7 | 通用输出 16 | 16 | Q71.7 | 通用输入 16 | ||
| 17 | I72.0 | 通用输出 17 | 选通信号 | 17 | Q72.0 | 通用输入 17 | 选通信号 |
| 18 | I72.1 | 通用输出 18 | 机器人位于 HOME 点 | 18 | Q72.1 | ||
| ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
| 49 | I76.0 | 49 | Q76.0 | ||||
| 50 | I76.1 | 50 | Q76.1 | ||||
| 51 | I76.2 | 51 | Q76.2 | ||||
| 52 | I76.3 | 52 | Q76.3 | ||||
| 53 | I76.4 | 53 | Q76.4 | ||||
| 54 | I76.5 | 54 | Q76.5 | ||||
| 55 | I76.6 | 55 | Q76.6 | ||||
| 56 | I76.7 | 56 | Q76.7 | ||||
| 57 | I77.0 | 通用输出 001 | 报警输出 | 57 | Q77.0 | 通用输入 001 | 外部伺服 ON 输入 |
| 58 | I77.1 | 通用输出 002 | 错误输出 | 58 | Q77.1 | 通用输入 002 | 运行确认输入 |
| 59 | I77.2 | 通用输出 003 | 运行模式输出 | 59 | Q77.2 | 通用输入 003 | 运行模式输入 |
| 60 | I77.3 | 通用输出 004 | 示教模式输出 | 60 | Q77.3 | 通用输入 004 | 示教模式输入 |
| 61 | I77.4 | 通用输出 005 | 预备输出 | 61 | Q77.4 | 通用输入 005 | （备用） |
| 62 | I77.5 | 通用输出 006 | 伺服电源 ON 输出 | 62 | Q77.5 | 通用输入 006 | 错误解除输入 |
| 63 | I77.6 | 通用输出 007 | 启动过程输出 | 63 | Q77.6 | 通用输入 007 | 启动输入 |
| 64 | I77.7 | 通用输出 008 | 停止时输出 | 64 | Q77.7 | 通用输入 008 | 停止输入 |
5.1 控制时序与要点
⑴松下机器人采用二进制调用焊接程序实现自动化焊接的控制时序图如下图所示。
其中注意：
- 程序编号'Prog0ZZZ.prg'的'0ZZZ'为程序号，受机器人'通用输入 009-通用输入 016'（对应 PLC 为 QB71）信号控制，为避免输入程序号超限，应限制 PLC 信号 QB71 的输入范围，要求 1≤QB≤256，即可以调用焊接程序范围从'Prog0001.prg'到'Prog0256.prg'。
- 除'I72.1/通用输出 18/机器人位于 HOME 点'仅设置输入信号外，其它信号均设置输入和对应输出信号，PLC 编程时对于驱动信号可以采集相应的反馈信号进行确认。
- PLC 的 IB70 和 QB70 空置，对应松下机器人外部接线端子有效，此部分接线端子可用于机器人控制清枪器等设备使用。
- 机器人调用焊接程序实现自动化焊接的控制要件有：调用程序号、输入选通、启动输入（启动按钮）、外部伺服 ON 输入、错误解除输入（复位按钮）、停止输入（停止按钮）和急停。其中 PLC 依次输出'调用程序号'、'输入选通'、'外部伺服 ON 输入'和'启动输入'，相互间隔 200ms，机器人急停除通过软件控制外部伺服 ON 输入外，还受硬件急停接线控制如下图所示，'外部安全开关输入'端子的'23-24'和'25-26'受硬件接线控制。
- 'I72.1/通用输出 18/机器人位于 HOME 点'为机器人安全作业原点监测，是机器人外部自动化控制中确保机器人安全的重要信号之一。
5.2 PLC 编程调试样例（部分）
5.3 松下机器人编程
创建机器人焊接程序如下：
5.4 联调运行状态显示
如下图是 PLC 和机器人正常运行的部分状态显示： 下图一：博途组态通信正常； 下图二：自动模式下示教器接通状态； 下图三：自动调用焊接程序运行状态。
附注：设置松下机器人作业原点（Home）方法
- 在示教器菜单栏'查看 - 切换显示 - 显示位置-XYZ 表示'把 XYZ 显示的数字手抄下来如下图所示。
- 在示教器菜单栏'设定 - 扩展设定 - 范围监测 - 块监测 - 选择一个 CUBE01（或者其它的也可以）'，然后把刚才手抄的 XYZ 的数字输入下图，注意点 1 基于上图对应数据加 10mm 写入，点 2 基于上图对应数据减 10mm 写入。此外根据上文叙述，机器人在作业原点时对应'通用输出 0018'供 PLC 采集该信号。
完成上述设置后，点击'OK'并根据提示退出配置，至此机器人'作业原点（Home）'设置完成。
