一、引言

分享來(lái)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(chǎng)需求是力士樂(lè)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(mén)在市場(chǎng)部尋了多個(gè)品牌測(cè)試設(shè)備，經(jīng)過(guò)產(chǎn)品配置、性能、服務(wù)等多維護(hù)的篩選對(duì)比，最終捷米特品牌脫穎而出。本次使用型號(hào)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(chē)制造生產(chǎn)線(xiàn)需求分析

汽車(chē)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(chē)的裝配，每個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)設(shè)備的協(xié)同工作能力和運(yùn)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(yùn)動(dòng)軌跡，確保加工精度；在裝配和搬運(yùn)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(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。這就要求力士樂(lè)數(shù)控系統(tǒng)和安川機(jī)器人之間能夠?qū)崟r(shí)、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(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的高效運(yùn)行。

三、案例背景與項(xiàng)目目標(biāo)

某汽車(chē)制造企業(yè)計(jì)劃對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)缸體生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行升級(jí)改造。原生產(chǎn)線(xiàn)中，力士樂(lè)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(yùn)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(dòng)較大。此次改造旨在通過(guò)建立力士樂(lè)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(xiàn)的自動(dòng)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(jì)

選用力士樂(lè)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(yùn)算能力和豐富的 Profinet接口，能夠滿(mǎn)足高精度加工的控制需求。安川機(jī)器人作為搬運(yùn)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(shí)，引入一臺(tái)支持 Profinet和 Ethernet/IP雙協(xié)議的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，負(fù)責(zé)實(shí)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(lè)數(shù)控系統(tǒng)、網(wǎng)關(guān)以及上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高速、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控；Ethernet/IP網(wǎng)絡(luò)則通過(guò)以太網(wǎng)連接安川機(jī)器人、網(wǎng)關(guān)以及部分現(xiàn)場(chǎng)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(guò)JM-EIPM-PN網(wǎng)關(guān)模塊的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，實(shí)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(lè)數(shù)控系統(tǒng)與安川機(jī)器人之間的通訊橋梁。

五、功能實(shí)現(xiàn)

在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體加工過(guò)程中，力士樂(lè)數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的加工程序，通過(guò) 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(yùn)至指定位置。同時(shí)，機(jī)器人將自身的運(yùn)行狀態(tài)和位置信息通過(guò)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(lè)數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加工與搬運(yùn)過(guò)程的實(shí)時(shí)協(xié)同。

力士樂(lè)數(shù)控系統(tǒng)和安川機(jī)器人通過(guò)各自的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)采集設(shè)備的運(yùn)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(guò)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(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，當(dāng)檢測(cè)到設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并通過(guò)故障診斷算法快速定位故障點(diǎn)，提示維護(hù)人員進(jìn)行維修。例如，當(dāng)檢測(cè)到加工中心的主軸電機(jī)溫度過(guò)高時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)判斷是由于負(fù)載過(guò)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(duì)接收到的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和統(tǒng)計(jì)，生成各種報(bào)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(guò)分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，企業(yè)可以?xún)?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(shí)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)還可以用于追溯產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)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(xiàn)生產(chǎn)效率提高了，有效縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的生產(chǎn)周期，滿(mǎn)足了企業(yè)日益增長(zhǎng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

通過(guò)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷功能，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備故障，減少了設(shè)備

審核編輯 黃宇