KUKA机器人应用技术-课件 项目 3 KUKA 机器人通信配置

标准Beckhoff输入/输出模块通信配置项目3·任务3.1项目3·KUKA机器人应用技术目录010203任务导入任务目标知识储备任务实施0405任务小结弧焊工作站需优化焊枪维护流程，机器人自动控制清枪、剪丝和喷油动作。通过EK1100耦合器连接EL2809（16通道数字量输出模块）及EL1809（16通道数字量输入模块），分别驱动以下三个执行机构：（1）清枪信号：控制气动清枪装置，清除枪喷嘴内的焊渣。（2）剪丝信号：控制剪丝机构，切断焊丝残留部分。（3）喷油信号：控制喷油电磁阀，为焊枪喷嘴喷涂防飞溅油。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置任务导入知识目标◆（1）理解KUKA机器人支持的通信协议，掌握其配置方法和特点。◆

（2）掌握在KUKA.WorkVisual中导入Beckhoff模块的设备说明文件（ESI文件）、添加总线和模块、进行I/O地址映射的步骤。能力目标◆

（1）能够在KUKA.WorkVisual中完成Beckhoff模块的软件配置，包括导入ESI文件、添加总线和模块、进行I/O地址映射。◆

（2）能够快速定位和解决通信配置中出现的问题，确保通信系统的稳定运行。素养目标◆

（1）培养学生在通信配置中注重细节的职业素养，确保配置的准确性和可靠性。◆

（2）通过小组合作完成通信配置任务，培养学生的团队协作能力和沟通能力，提高团队整体的效率和质量。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置任务目标在线联机（1）装有KUKA.WorkVisual软件的电脑可以通过网口与机器人控制系统的KLI接口进行连接通信，如图3-2所示。（2）与KLI接口通信，要求装有KUKA.WorkVisual软件的电脑与控制系统在同一网段，且通过网线连接KUKA机器人控制系统的KLI接口（紧凑型控制柜的KLI接口位于X66端口）。因此，应首先查看控制系统的IP地址，具体步骤如下：1）在SmartPad中登录专家用户组或更高权限的用户组。2）单击“主菜单”按钮，在菜单中单击“投入运行|网络配置”菜单命令，如图3-3所示。地址地址类型一般选择为“固定的IP地址”，可以将装有KUKA.WorkVisual软件的电脑IP和子网掩码修改成与机器人控制系统在同一网段，也可以修改机器人控制器的IP地址和子网掩码并保存更改。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-2设置电脑IP地址图3-3机器人的IP地址知识储备3）对机器人系统进行任何硬件或软件配置修改后（如修改IP地址），都需要进行冷启动后才能生效，如图3-4所示。（3）连接建立后，在KUKA.WorkVisual软件菜单中选择“文件|打开项目”菜单命令。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-4机器人冷启动知识储备（4）选择“搜索”选项，单击“更新”按钮，在可用单元区域中，所有已连接的机器人系统都会显示出来，如图3-5所示。展开所需的机器人控制系统的节点，选中所需的项目，单击“打开”按钮，在KUKA.WorkVisual中将该项目打开。项目打开后最好进行备份，再对项目进行编辑。（5）双击KRC4smallsize2-8.3.42，将其设为激活的控制系统，如图3-6所示。【小提示】在软件配置中，确保导入的ESI文件与实际使用的模块版本一致。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-5查找机器人设备图3-6激活控制系统知识储备【注意事项】（1）在配置通信参数时，确保IP地址和端口号等设置正确，避免网络冲突。（2）在进行I/O地址映射时，注意信号的对应关系，避免信号错乱。【知识之窗】（1）EtherCAT技术：EtherCAT是一种基于以太网的开放式现场总线系统，具有高实时性和高灵活性，适用于工业自动化领域。（2）KUKA.WorkVisual：KUKA机器人编程和配置的软件工具，支持多种工业通信协议的配置和管理。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置知识储备实施地点：工业机器人焊接技术实训室。实施设备：KUKA机器人，型号为KR8R1420arcHW。实施过程如下：（1）在没有打开项目时，在菜单中选择“File|Import/Export”菜单命令，在弹出的窗口选择“导入设备说明文件”命令，如图3-7所示。（2）单击“继续”按钮，在下一个页面中单击“查找”按钮，在文件类型中选择所需的类型，并在电脑上选择要添加的设备说明文件。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-7导入设备说明文件任务实施例如，Beckhoff的设备说明文件类型为EtherCATESI，分别导入EK1100、EL1809和EL2809的设备说明文件，如图3-8所示。（3）为机器人系统添加“KUKAExtensionBus（SYS-X44）”。在“项目结构”页面中右击“总线结构|添加”，弹出“DTM选择”窗口，DTM即为设备类型管理器（DeviceTypeManager），选中“KUKAExtensionBus(SYS-X44)”，单击“OK”按钮确认，如图3-9所示。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-8导入EK1100、EL1809和EL2809的设备说明文件图3-9添加“KUKAExtensionBus（SYS-X44）”任务实施（4）在“项目结构”页面，展开“KUKAExtensionBus(SYS-X44)”找到“EtherCAT”选项，右击选择“EtherCAT|添加”菜单命令，弹出“DTM选择”窗口，选中“EK1100EtherCATCoupler（2AE-Bus）”，单击“OK”按钮确认，如图3-10所示。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-10添加“EK1100EtherCATCoupler（2AE-Bus）”任务实施（5）在项目结构区域，右击“KUKAExtensionBus(SYS-X44)|添加”菜单命令，弹出“DTM选择”窗口，选中“EL180916Ch.Dig.Input24V,3ms”，单击“OK”按钮确认，如图3-11所示。（6）在“项目结构”页面，右击“KUKAExtensionBus(SYS-X44)|添加”菜单命令，弹出“DTM选择”窗口，选中“EL280916Ch.Dig.Output24V,0.5A”，单击“OK”按钮确认，如图3-12所示。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-11添加“EL180916Ch.Dig.Input24V,3ms”图3-12添加“EL280916Ch.Dig.Output24V,0.5A”任务实施（7）单击菜单栏中的“打开接线编辑器”选项，如图3-13所示，选择左侧“KRC输入/输出端”，选中“数字输入端”。选择右侧“现场总线|KUKAExtensionBus(SYS-X44)|EK1100EtherCATCoupler(2AE-Bus)|EL180916Ch.Dig.Input24V,3ms”16路开关量输入模块。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-13输入模块选择任务实施（8）如图3-14所示，左侧为数字输入端$IN[1]~$IN[4096]，右侧为16路开关量输入通道Channel1.Input～Channel16.Input。将要映射连接的数字输入端和开关量输入通道选中（这里注意通道之间的映射要有唯一性，不能重复映射连接），如果选择的左侧和右侧的映射通道正确且没有出现过重复映射，则图3-14中的“connect”按钮变为绿色，单击“connect”按钮，映射的数字输入端和开关量输入通道会出现在图3-14所示的上方区域。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-14输入端信号映射任务实施（9）如图3-15所示上方区域显示的是已经映射的通道，若某条映射需要调整或删除，则选中此映射关系，单击“disconnect”按钮，映射关系被取消。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-15取消输入端信号映射任务实施（10）单击菜单栏中的“打开接线编辑器”选项，如图3-16所示，选择左侧“KRC输入/输出端”，选中“数字输出端”。选择右侧“现场总线|KUKAExtensionBus(SYS-X44)|EK1100EtherCATCoupler(2AE-Bus)|EL280916Ch.Dig.Output24V,0.5A”16路开关量输出模块。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-16输出模块选择任务实施（11）如图3-17所示，左侧为数字输出端$OUT[1]~$OUT[4096]，右侧为16路开关量输出通道Channel1.Output～Channel16.Output。将要映射连接的数字输出端和开关量输出通道选中（这里注意通道之间的映射要有唯一性，不能重复映射连接），如果选择的左侧和右侧的映射通道正确且没有出现过重复映射，则图3-17中的“connect”按钮变为绿色，单击“connect”按钮，映射的数字输出端和开关量输出通道会出现在图3-17所示的上方区域。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-17输出端信号映射任务实施（12）如图3-18所示上方区域显示的是已经映射的通道，若某条映射需要调整或删除，则选中此映射关系，单击“disconnect”按钮，映射关系被取消。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-18取消输出端信号映射任务实施（13）对配置过的项目进行编译，单击“编译”按钮，如图3-19所示，会弹出编译进度窗口，待编译完成后，可在提示信息窗口中查看编译过程信息，如无错误，可以进行下一步传输工作。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-19项目编译任务实施（14）单击“安装”按钮，弹出传输界面；单击“继续”按钮，等待机器人控制系统的确认操作，此时机器人SmartPad上出现如图3-20所示的提示信息，单击“是”按钮，项目下载完成。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置图3-20下载项目任务实施（1）理解KUKA机器人支持的通信协议，掌握其配置方法和特点。（2）标准Beckhoff输入/输出模块通信配置。任务3.1｜标准Beckhoff输入/输出模块通信配置任务小结KUKA机器人与PLCProfinet通信配置项目3·任务3.3项目3·KUKA机器人应用技术目录010203任务导入任务目标知识储备任务实施0405任务小结在现代工业自动化生产线中，KUKA机器人作为执行终端，通常需要与PLC进行高效的数据交互，以实现生产流程的精确控制。Profinet作为一种基于以太网的工业通信协议，以其高速稳定和灵活的特点，成为KUKA机器人与PLC通信的理想选择。为了确保KUKA机器人能够与PLC无缝协作，需要完成Profinet通信的配置与调试。假如你是一名自动化工程师，负责为一套KUKA机器人系统进行Profinet通信配置，确保KUKA机器人能够与PLC实现数据交互，完成生产任务。任务3.3｜KUKA机器人与PLCProfinet通信配置任务导入知识目标◆（1）理解KUKA机器人与PLC通过Profinet通信的配置步骤，包括硬件连接和软件设置。◆

（2）学会配置PLC以支持Profinet通信，包括设置IP地址、子网掩码、网关等网络参数。能力目标◆（1）能够在KUKA.WorkVisual中完成Profinet通信的软件配置，包括设置通信参数和映射I/O信号。◆

（2）能够根据实际需求完成Profinet通信配置，并通过测试验证通信的正确性。素养目标◆（1）培养学生在通信配置中注重细节、精益求精的职业素养，确保通信配置的准确性和可靠性。◆

（2）通过小组合作完成通信配置任务，培养学生的团队协作能力和沟通能力，提高团队整体的效率和质量。任务3.3｜KUKA机器人与PLCProfinet通信配置任务目标1.基本概念Profinet：用于工业自动化的实时以太网通信协议，具有高速、可靠、兼容性强等特点，广泛应用于各种工业设备之间的数据传输。KUKA机器人：高精度、高性能的工业机器人，广泛应用于汽车制造、电子设备、物流等行业。其与PLC的Profinet通信可以实现自动化生产线的高效协同。2.通信设置步骤（1）硬件连接：将KUKA机器人、PLC和编程电脑通过交换机连接到同一网段中，确保网络连接稳定。（2）安装GSD文件：在PLC的编程软件（如西门子的TIA博途）中，安装与KUKA机器人对应的GSD文件，该文件可从KUKA机器人控制器的存储目录中获取。（3）PLC端配置。1）在TIA博途中新建项目，添加S7-1200型PLC设备。2）将安装好的GSD文件导入项目中，并进行设备组态，设置KUKA机器人的IP地址和设备名称等参数。（4）KUKA机器人端配置：1）打开KUKA.WorkVisual软件，激活控制器，添加Profinet接口。2）双击Profinet接口进行设置，如设备名称、输入输出端数量等，设备名称需与PLC端设置一致。3）进行信号映射，将KUKA机器人端的输入输出信号与Profinet端的信号进行对应连接。（5）代码生成与下载：在KUKA.WorkVisual中生成代码，并将其安装到KUKA机器人的控制器中。（6）信号确认：在PLC和KUKA机器人两端分别确认信号的正确性，确保数据传输正常。任务3.3｜KUKA机器人与PLCProfinet通信配置知识储备【小提示】（1）在进行硬件连接时，确保网线的质量和连接的牢固性，避免因网络问题导致通信失败。（2）安装GSD文件时，要选择与KUKA机器人型号和固件版本相匹配的文件，否则可能会出现兼容性问题。（3）在信号映射过程中，注意输入输出信号的顺序和类型，确保与实际需求一致。【注意事项】（1）编程电脑、PLC和KUKA机器人必须设置在同一个网段内，且IP地址不能冲突。（2）下载代码到控制器时，要注意在控制器上做好确认工作，避免因操作失误导致程序错误。（3）通信设置完成后，要进行充分的测试，确保在各种工作条件下都能稳定通信。【知识之窗】（1）Profinet本质上是一个开放式工业以太网通信协议，由西门子公司联合PROFIBUS&PROFINET国际协会共同开发。（2）KUKA机器人在汽车制造中的应用案例：如汽车车身焊接、喷漆等环节，KUKA机器人通过与PLC的Profinet通信，实现了高精度、高效率的自动化生产。任务3.3｜KUKA机器人与PLCProfinet通信配置知识储备实施地点：工业机器人焊接技术实训室。实施设备：KUKA机器人，型号为KR8R1420arcHW；计算机等辅助设备。实施过程如下：（1）在TIA博途中新建项目，添加CPU1511-1PN，如图3-35所示。（2）安装KUKA机器人GSD文件，如图3-36所示。任务3.3｜KUKA机器人与PLCProfinet通信配置图3-35添加CPU1511-1PN图3-36安装GSD文件任务实施（3）在硬件目录中选中“KRC4-ProfiNet_4.1”硬件组件，如图3-37所示，将选中的硬件组件拖放到网络视图编辑区。（4）为CPU添加PROFINET子网，并设置IP地址为192.168.0.1，如图3-38所示。任务3.3｜KUKA机器人与PLCProfinet通信配置图3-37选中“KRC4-ProfiNet_4.1”硬件组件图3-38添加PROFINET子网任务实施（5）将KUKA硬件组件分配到PROFINET子网，如图3-39所示。（6）选中KUKA网络接口，在“以太网地址”页面中设置IP地址为“192.168.0.2”，PROFINET设备名称为“krc4”，如图3-40所示。任务3.3｜KUKA机器人与PLCProfinet通信配置图3-39分配KUKA硬件组件图3-40设置IP地址和设备名称任务实施（7）进入KUKA设备视图，删除64个I/O安全模块和256个I/O模块，并重新添加I/O模块，如图3-41所示，将64个I/O模块添加到模块列表中，之后编译下载硬件组态。任务3.3｜KUKA机器人与PLCProfinet通信配置图3-41添加I/O模块任务实施（8）打开KUKA机器人软件KUKA.WorkVisual。在项目浏览器中选择“KRC4项目”模板，输入文件名称为“KUKA-PLC”，如图3-42所示。（9）安装kop软件包。打开备选软件包管理，选择对应的安装包，如图3-43所示。任务3.3｜KUKA机器人与PLCProfinet通信配置图3-42在KUKA.WorkVisual中创建新项目图3-43安装kop软件包任务实施（10）在“项目结构”页面右击“