一、項(xiàng)目背景
華東某新能源頭部企業(yè) 2025 年啟動(dòng)的 20 GWh 儲(chǔ)能電池模組自動(dòng)線，節(jié)拍要求≤18 s/模組，整線 42 臺(tái)設(shè)備。主控采用禾川 X3ME 系列 PLC（EtherCAT 主站，型號(hào) X3ME-3232T），但關(guān)鍵工位——激光清洗-貼膠-堆疊一體化單元——必須集成 2 臺(tái) ABB IRB 6700-200/2.60 六軸機(jī)器人（ProfiNet 從站）。兩種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議幀格式、時(shí)鐘機(jī)制完全不同，若采用“PLC+第三方卡”方案，硬件成本高、掃描周期碎片化，且機(jī)器人原廠禁止修改固件。最終選用“遠(yuǎn)創(chuàng)智控 YC-PN-ECT協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)”，讓網(wǎng)關(guān)同時(shí)扮演 ProfiNet 從站與 EtherCAT 從站，實(shí)現(xiàn) 1 ms 級(jí)數(shù)據(jù)鏡像，在不觸動(dòng)任何設(shè)備固件的前提下完成異構(gòu)同步。

二、設(shè)備清單

1.禾川 PLC：X3ME-3232T，EtherCAT 主站，周期 250 μs，帶 32 軸同步。

2.ABB 機(jī)器人：IRB 6700-200/2.60，ProfiNet 從站，固件 6.08，負(fù)載 200 kg，臂展 2.6 m，配 2 臺(tái) ABB DSQC 688 分布式 I/O 模塊。

3.協(xié)議網(wǎng)關(guān)：遠(yuǎn)創(chuàng)智控 YC-PN-ECT工業(yè)級(jí)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，雙以太網(wǎng)口，獨(dú)立 MAC，支持 1440 Byte PN I/O 與 512 Byte EtherCAT PDO，24 VDC/200 mA，IP20，導(dǎo)軌安裝。

4.交換機(jī)：赫斯曼 OCTOPUS 8M-EEC，工業(yè)級(jí)千兆，環(huán)網(wǎng)冗余。

5.工程軟件：
– 禾川 HCPRO 2.91（EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)配置）
– TIA Portal V19（ProfiNet GSDML 組態(tài)）
– YC-PN-ECT ConfigTool V1.4（遠(yuǎn)創(chuàng)智控官方配置）

二、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?br /> 禾川 PLC →（EtherCAT, 100BASE-TX 屏蔽網(wǎng)線）→ YC-PN-ECT 端口 A
YC-PN-ECT協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)端口 B →（ProfiNet, 100BASE-TX）→ 赫斯曼交換機(jī) → ABB 6700 機(jī)器人 CPU 端口 + DSQC 688 I/O
網(wǎng)關(guān)本身不占用任何主站授權(quán)，也不參與運(yùn)動(dòng)學(xué)解算，僅做“雙端口 RAM”級(jí)別的數(shù)據(jù)映射。

四、網(wǎng)關(guān)硬件安裝

1.35 mm DIN 導(dǎo)軌鎖緊，網(wǎng)關(guān)左側(cè)預(yù)留 30 mm 散熱空間；右側(cè)安裝 24 V/10 A 電源，PE 端子單獨(dú)接地。

2.使用 M12 D-coded 接頭連接 EtherCAT 段，確保屏蔽層 360°壓接；ProfiNet 段采用 RJ45 金屬殼屏蔽跳線，長(zhǎng)度≤30 m。

3.上電后，ECT 指示燈綠色常亮表示 EtherCAT 進(jìn)入 OP 狀態(tài)；PN 指示燈綠色常亮表示 ProfiNet 進(jìn)入 DataExchange，紅燈閃爍代表同步丟失，方便現(xiàn)場(chǎng)快速排故。

五、軟件配置步驟
（一）EtherCAT 側(cè)（禾川 PLC）

1.在 HCPRO 新建工程，導(dǎo)入 YC-PN-ECT 的 ESI 文件“YC_PN-ECT_V1.4.xml”，把網(wǎng)關(guān)拖拽到總線，分配站地址 1001。

2.在“過(guò)程數(shù)據(jù)”窗口建立 2 個(gè) PDO 映射：
– TxPDO 256 Byte（PLC→網(wǎng)關(guān)→機(jī)器人，含 6 個(gè) Real 型目標(biāo)坐標(biāo)、1 個(gè) DWord 控制字、64 Byte 預(yù)留工藝參數(shù)）
– RxPDO 256 Byte（機(jī)器人→網(wǎng)關(guān)→PLC，含 6 個(gè) Real 型實(shí)際坐標(biāo)、1 個(gè) DWord 狀態(tài)字、1 個(gè) Real 型循環(huán)時(shí)間）

3.設(shè)置分布時(shí)鐘（DC）同步，單元周期 1 ms，同步窗口 ±100 μs；啟用“同步單元”功能，保證 32 軸伺服與網(wǎng)關(guān)同一時(shí)刻采樣。

（二）ProfiNet 側(cè)（TIA Portal）

1.安裝 GSDML 文件“GSDML-V2.43-YC-PN-ECT-20250705.xml”，在硬件目錄出現(xiàn)“YC-PN-ECT Gateway”。

2.拖放至 ProfiNet 網(wǎng)絡(luò)，分配設(shè)備名稱“RobotGW_01”，IP 地址 192.168.2.100，子網(wǎng)掩碼 255.255.255.0。

3.在“設(shè)備視圖”添加 2 個(gè) I/O 槽：
– Slot1，Input 256 Byte
– Slot2，Output 256 Byte
與 EtherCAT PDO 長(zhǎng)度保持一致，確保網(wǎng)關(guān)內(nèi)部 1:1 地址映射，無(wú)需任何腳本。

4.啟用 IRT 等時(shí)模式，發(fā)送周期 1 ms，看門狗因子 3；把機(jī)器人 CPU 的輸入輸出地址分別映射到 DB100.DBB0~255 和 DB101.DBB0~255，方便后期維護(hù)。

（三）YC-PN-ECT工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)ConfigTool 配置

1.電腦網(wǎng)卡設(shè)為 192.168.2.99，Ping 通網(wǎng)關(guān)默認(rèn) IP 192.168.2.10，打開(kāi) ConfigTool，點(diǎn)擊“在線讀取”。

2.在“EtherCAT”頁(yè)簽勾選“從站 DC 使能”，填寫(xiě)與 HCPRO 相同的站地址 1001；在“ProfiNet”頁(yè)簽填寫(xiě)設(shè)備名稱“RobotGW_01”，與 TIA 完全一致，否則PLC會(huì)報(bào)站名矛盾。

3.點(diǎn)擊“寫(xiě)入并重啟”，網(wǎng)關(guān)重新上電后約 3 s 進(jìn)入雙網(wǎng) Ready 狀態(tài)，此時(shí) ECT 與 PN 燈全亮，配置完成。

六、機(jī)器人端映射
ABB 6700 在 RobotStudio 新建系統(tǒng)，勾選“ProfiNet Device”選項(xiàng)，把 256 Byte Input 定義為“plc_to_robot”，256 Byte Output 定義為“robot_to_plc”。在 RAPID 代碼中通過(guò) PackRaw/UnpackRaw 指令解包：
! 解包目標(biāo)坐標(biāo)
UnpackRaw plc_to_robot, 0, target_p.robax.rax_1;
! 打包實(shí)際坐標(biāo)
PackRaw robot_to_plc, 0, actual_p.robax.rax_1;
如此即可在 1 ms 循環(huán)內(nèi)把 PLC 運(yùn)動(dòng)學(xué)坐標(biāo)下發(fā)給機(jī)器人，并把實(shí)際位置反饋回來(lái)。

七、同步與實(shí)時(shí)性驗(yàn)證

1.Wireshark 抓包：EtherCAT 周期 250 μs，ProfiNet IRT 周期 1 ms，網(wǎng)關(guān)內(nèi)部 FIFO 緩存 10 μs，無(wú)丟幀。

2.邏輯分析儀測(cè)量：禾川 PLC 的 DO 點(diǎn)置位到 ABB 機(jī)器人數(shù)字輸入響應(yīng)平均 680 μs，滿足≤1 ms 項(xiàng)目指標(biāo)。

3.連續(xù) 24 h 拷機(jī)：機(jī)器人重復(fù)定位誤差≤±0.03 mm，電芯堆疊錯(cuò)位率由 2.8% 降至 0.1%，直接節(jié)約返工成本 60 萬(wàn)元/年。

八、故障診斷與維護(hù)

1.網(wǎng)關(guān)自帶 WebServer，可實(shí)時(shí)查看雙網(wǎng)口報(bào)文計(jì)數(shù)、CRC 錯(cuò)誤、丟包率；出現(xiàn) PN 側(cè)斷線時(shí)自動(dòng)把 EtherCAT 輸出清零，防止機(jī)器人飛拍。

2.禾川 PLC 程序內(nèi)增加“心跳字”：每 1 ms 自增 1，機(jī)器人收到后原樣回傳；若 5 ms 未刷新，PLC 立即停機(jī)并報(bào)警“Gateway Sync Lost”，方便定位。

3.通過(guò) ABB 示教器可在線監(jiān)測(cè) ProfiNet 站列表，若“RobotGW_01”圖標(biāo)變灰，可快速判斷是否網(wǎng)關(guān)掉電或網(wǎng)線松脫。

九、總結(jié)
遠(yuǎn)創(chuàng)智控 YC-PN-ECT工業(yè)級(jí)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)以“雙從站”身份成功橋接禾川 EtherCAT 與 ABB ProfiNet，實(shí)測(cè)延遲<1 ms，丟包率 0%，讓新能源制造車間真正實(shí)現(xiàn)了“一個(gè) PLC 世界，一個(gè)機(jī)器人世界”的無(wú)縫握手。

審核編輯 黃宇