一、引言

分享來自于大族激光集團(tuán)公司使用profinet網(wǎng)關(guān)模塊使用案例，現(xiàn)場需求是力士樂數(shù)控系統(tǒng)是profinet協(xié)要與的安川機(jī)器人Ethernet/IP從站通訊，工程部門在市場部尋了多個品牌測試設(shè)備，經(jīng)過產(chǎn)品配置、性能、服務(wù)等多維護(hù)的篩選對比，最終捷米特品牌脫穎而出。本次使用型號為JM-EIPM-PN網(wǎng)關(guān)模塊(與NT 151-RE-RE, AB7670有相同功能)解決了profinet轉(zhuǎn)Ethernet/IP協(xié)議的難題。

二、汽車制造生產(chǎn)線需求分析

汽車制造涉及多種復(fù)雜的生產(chǎn)工藝，從零部件的精密加工到整車的裝配，每個環(huán)節(jié)都對設(shè)備的協(xié)同工作能力和運行穩(wěn)定性提出了極高要求。在零部件加工階段，數(shù)控系統(tǒng)需要精確控制機(jī)床的運動軌跡，確保加工精度；在裝配和搬運環(huán)節(jié)，機(jī)器人需要準(zhǔn)確抓取和放置零部件，與加工設(shè)備實現(xiàn)無縫對接。這就要求力士樂數(shù)控系統(tǒng)和安川機(jī)器人之間能夠?qū)崟r、穩(wěn)定地交換數(shù)據(jù)，包括加工指令、位置信息、設(shè)備狀態(tài)等，以實現(xiàn)整個生產(chǎn)線的高效運行。

三、案例背景與項目目標(biāo)

某汽車制造企業(yè)計劃對其發(fā)動機(jī)缸體生產(chǎn)線進(jìn)行升級改造。原生產(chǎn)線中，力士樂數(shù)控系統(tǒng)控制的加工中心負(fù)責(zé)缸體的精密加工，安川機(jī)器人負(fù)責(zé)將加工好的缸體搬運至下一工序。但由于兩者通信不暢，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，產(chǎn)品質(zhì)量波動較大。此次改造旨在通過建立力士樂數(shù)控系統(tǒng)與安川機(jī)器人 Ethernet/IP從站的穩(wěn)定通訊，提高生產(chǎn)線的自動化程度和生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品不良率。

四、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

選用力士樂數(shù)控系統(tǒng)作為加工中心的核心控制單元，該系統(tǒng)具備強(qiáng)大的運算能力和豐富的 Profinet接口，能夠滿足高精度加工的控制需求。安川機(jī)器人作為搬運設(shè)備，配置 Ethernet/IP從站模塊，使其能夠接入 Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)。同時，引入一臺支持 Profinet和 Ethernet/IP雙協(xié)議的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，負(fù)責(zé)實現(xiàn)兩種協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。

構(gòu)建了基于 Profinet和 Ethernet/IP的混合網(wǎng)絡(luò)。Profinet網(wǎng)絡(luò)用于連接力士樂數(shù)控系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)以及上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)高速、實時的數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控；Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)則通過以太網(wǎng)連接安川機(jī)器人、網(wǎng)關(guān)以及部分現(xiàn)場設(shè)備，確保機(jī)器人與其他設(shè)備之間的穩(wěn)定通信。通過JM-EIPM-PN網(wǎng)關(guān)模塊的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，實現(xiàn)了 Profinet網(wǎng)絡(luò)和 Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交互，從而建立起力士樂數(shù)控系統(tǒng)與安川機(jī)器人之間的通訊橋梁。

五、功能實現(xiàn)

在發(fā)動機(jī)缸體加工過程中，力士樂數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的加工程序，通過 Profinet網(wǎng)絡(luò)將加工指令發(fā)送給網(wǎng)關(guān)。JM-EIPM-PN網(wǎng)關(guān)模塊將Profinet協(xié)議的指令轉(zhuǎn)換為Ethernet/IP協(xié)議，再發(fā)送給安川機(jī)器人。機(jī)器人接收到指令后，根據(jù)加工進(jìn)度和位置信息，準(zhǔn)確地抓取加工好的缸體，并搬運至指定位置。同時，機(jī)器人將自身的運行狀態(tài)和位置信息通過Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)反饋給網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)再將其轉(zhuǎn)換為Profinet協(xié)議，傳輸給力士樂數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)加工與搬運過程的實時協(xié)同。

力士樂數(shù)控系統(tǒng)和安川機(jī)器人通過各自的網(wǎng)絡(luò)，實時采集設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，如電機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度、電流等。這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后，上傳至上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)分析算法，對設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測和分析，當(dāng)檢測到設(shè)備出現(xiàn)異常時，立即發(fā)出報警信號，并通過故障診斷算法快速定位故障點，提示維護(hù)人員進(jìn)行維修。例如，當(dāng)檢測到加工中心的主軸電機(jī)溫度過高時，系統(tǒng)會自動判斷是由于負(fù)載過大還是散熱不良導(dǎo)致的，并給出相應(yīng)的故障提示。

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對接收到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析和統(tǒng)計，生成各種報表和圖表，為企業(yè)的生產(chǎn)決策提供數(shù)據(jù)支持。例如，通過分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，企業(yè)可以優(yōu)化生產(chǎn)工藝，調(diào)整設(shè)備參數(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時，生產(chǎn)數(shù)據(jù)還可以用于追溯產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，確保產(chǎn)品質(zhì)量的可追溯性。

六、應(yīng)用效果

改造后的生產(chǎn)線生產(chǎn)效率提高了，有效縮短了發(fā)動機(jī)缸體的生產(chǎn)周期，滿足了企業(yè)日益增長的生產(chǎn)需求。

產(chǎn)品質(zhì)量改善：產(chǎn)品的不良率降低了，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。

通過設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷功能，及時發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備故障，減少了設(shè)備

審核編輯 黃宇