项目背景
本案例演示如何利用西门子 S7-1200FC PLC 与松下机器人通过 Profinet 协议进行通信，实现机器人的外部自动化控制。核心在于程序的二进制调配以及安全原点的采集，确保系统稳定运行。
软硬件环境
硬件配置
- 机器人控制系统：TM1800G3（YA-1VAR81），配备 TSMYU965 通信装置（Profinet）。
- PLC：CPU 1214FC DC/DC/RLY（型号：6ES7 214-1HF40-0XB0）。
- 调试电脑：IP 需与设备在同一网段（如 192.168.0.*），子网掩码 255.255.255.0。
软件配置
- 博途软件：TIA Portal V15。
- GSD 文件：松下机器人 GSDML-V2.3-HMS-ABSPRT-20160826.xml。
PLC 组态与配置
本应用设置 8 字节输入/输出共计各 64 位。
- 加载 GSD 文件 在'选项 - 管理通用站描述文件'中导入松下的 GSD 文件。加载成功后，在'设备和网络'界面将'RT Migration'拖入视图。
- 连接与分配名称 拖住 PLC 端口连接机器人通信端口。右击 RT Migration 模块选择'分配设备名称'，点击'更新列表'。若无法分配，请先检查示教器中的 Profinet IP 设置。
- I/O 地址分配 双击 ABS-PRT 模块，在'设备视图'中将'InputOutput 0008 bytes'拖入插槽 1，并将 I 地址和 Q 地址均改为'70...77'。
- 编译下载 右击 PLC 主体，选择'编译 - 硬件和软件（仅更改）'，确认无误后执行'下载到设备'。
松下机器人配置
- 硬件接线 安装 Profinet 板卡并用螺母固定。使用导线将状态输入第 1 个端子（STATUS IN 1）与输出第 1 个端子（OUT 1）短接。
- 登录与 IP 设置 顺序菜单选择'设定 - 扩展设定 - 用户 ID'，ID 选'robot'，初始密码为'0000'。 进入'设定 - 管理设定 - 系统 - PROFINET - 编辑'，设置 IP 地址和子网掩码，务必与 PLC 组态保持一致。
注意：
- '状态 IO'分配至最后 1 字节，可节省通用 IO 用于清枪器等外设。
- '伺服 ON 输出'设为'1'，对应上述接线位置。
- 程序调用方式 在'设定 - 基本设定 - 程序启动方式'中，采用'二进制'方式调用焊接程序。由于前 8 位被占用，通用 IO 从第 9 位开始，支持 255 个程序（Prog0001.prg 至 Prog0256.prg）。
将'通用输入 0017'和'通用输出 0017'分配为'选通'，完成后续配置退出即可。
联调与逻辑
建立 PLC 与机器人的地址映射关系如下表所示。实际编程时，对于驱动信号建议采集反馈信号进行确认。
| 序号 | PLC 输入 (S7-1200FC) | 机器人输出 | 备注 | 序号 | PLC 输出 (S7-1200FC) | 机器人输入 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | I70.0 | 备用 | 外部 IO 空出备用 | 1 | Q70.0 | 备用 | 外部 IO 空出备用 |
| ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
| 9 | I71.0 | 通用输出 9 | 机器人反馈程序号 | 9 | Q71.0 | 通用输入 9 | PLC 控制程序调用 |
| ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
| 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 | - | - |
| 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 |
| 58 | I77.1 | 通用输出 002 | 错误输出 | 58 | Q77.1 | 通用输入 002 | 运行确认 |
| 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 |
注：IB70 和 QB70 空置，可用于控制清枪器等设备；I72.1 为安全原点监测信号。
控制时序要点
- 程序范围：QB71 信号范围限制在 1≤QB≤256，避免超限。
- 信号间隔：依次输出'调用程序号'、'输入选通'、'外部伺服 ON'和'启动输入'，相互间隔 200ms。
- 急停保护：除软件控制外，还受硬件急停接线控制（端子 23-24, 25-26）。
运行状态显示
- 博途组态通信正常。
- 自动模式下示教器接通。
- 自动调用焊接程序运行中。
附录：作业原点（Home）设置
为确保安全，需设置机器人作业原点供 PLC 采集。
- 记录坐标：在示教器'查看 - 切换显示 - 显示位置 - XYZ 表示'中抄录当前数值。
- 块监测设置：进入'设定 - 扩展设定 - 范围监测 - 块监测'，选择一个 CUBE01。将点 1 写入（XYZ+10mm），点 2 写入（XYZ-10mm）。
- 信号关联：机器人位于原点时，'通用输出 0018'将输出高电平供 PLC 采集。
完成上述步骤后，点击 OK 退出，至此 Home 点设置完毕。