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news 2025/7/12 12:33:24

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ABB RobotStudio 和 S7-PLCSIM Advanced V5.0 搭建虚拟通信环境，实现 PLC 对机器人布尔量、数字量和模拟量的控制。本教程适用于工业自动化虚拟调试和仿真场景。

教程目标

在 TIA Portal V20 中创建 PLC 项目并编写通信程序。
使用 S7-PLCSIM Advanced V5.0 虚拟化 PLC 运行环境。
在 ABB RobotStudio 中配置机器人系统并启用 PROFINET 通信。
实现 PLC 与虚拟机器人的布尔量（Bool）、数字量（Int/DWord）和模拟量（Real）通信。

所需软件及版本

软件名称	版本	作用
TIA Portal	V20 (或更高)	PLC 编程与硬件配置
S7-PLCSIM Advanced	V5.0	虚拟 PLC 运行环境
ABB RobotStudio	2024.1 (或更高)	机器人虚拟仿真与通信配置
PLCSIM Advanced 虚拟网卡	-	桥接 PLC 与 RobotStudio 的虚拟网络

步骤 1：配置 TIA Portal 项目

1.1 创建新项目

打开 TIA Portal V20 → 新建项目 → 命名为 PLC_Robot_Comm。
添加 PLC 设备：选择 S7-1500 系列（例如 CPU 1515F-2 PN）。

1.2 配置 PLC 硬件

在设备视图中，双击 PLC 的 PROFINET 接口：
- 设置 IP 地址：192.168.0.1（子网掩码 255.255.255.0）。
- 启用 PROFINET Controller 模式。

1.3 添加机器人作为 IO 设备

在“网络视图”中，右键选择 添加新设备 → 未指定的 PROFINET 设备。
- 设置设备名称：ABB_Robot。
- 设置站地址：2（IP 自动分配为 192.168.0.2）。

1.4 定义通信数据区

双击 PLC 的 PROFINET 接口 → 切换到 “IO 通信” 选项卡。
为机器人添加通信模块：
- 输入地址：I256（长度 16 字节，接收机器人数据）。
- 输出地址：Q256（长度 16 字节，发送数据到机器人）。

1.5 创建数据块（DB）映射通信区

添加全局 DB（如 DB_RobotIO）：

STRUCT// PLC → Robot (Output)StartRobot : Bool;        // 位 0.0SpeedSetpoint : Int;      // 字节 2-3PositionOffset : Real;    // 字节 4-7// Robot → PLC (Input)RobotReady : Bool;        // 位 8.0CurrentPosition : Real;   // 字节 10-13
END_STRUCT

将 DB 变量映射到通信区：

"StartRobot"       := %Q256.0
"SpeedSetpoint"    := PQW258  // Word 地址 258
"PositionOffset"   := PQD260  // DWord 地址 260
"RobotReady"       := %I256.0
"CurrentPosition"  := PID266  // DWord 地址 266

步骤 2：配置 S7-PLCSIM Advanced V5.0

2.1 启动虚拟 PLC

在 TIA Portal 中，点击 “开始仿真” → 选择 S7-PLCSIM Advanced。
在 PLCSIM Advanced 中：
- 创建新实例 → 选择 PLC 型号（与 TIA 项目一致）。
- 设置虚拟网卡：选择 “PLCSIM Virtual Ethernet Adapter”（Windows 网络连接中可见）。

2.2 验证 PLC 运行状态

下载硬件和程序到虚拟 PLC。
确保 PLC 进入 RUN 模式，通信接口显示绿色连接状态。

步骤 3：配置 ABB RobotStudio

3.1 创建虚拟工作站

打开 RobotStudio → 新建工作站。
选择机器人型号（如 IRB 2600）和控制器（Virtual Controller）。

3.2 安装 GSDML 文件（关键！）

从 ABB 官网下载机器人 GSDML 文件（如 ABB_IRB2600_V2.33.xml）。
在 RobotStudio 的 Controller 选项卡中：
- 打开 PROFINET Configuration → 导入 GSDML 文件。

3.3 配置 PROFINET 从站

设置机器人控制器为 PROFINET Device：
- 站名称：ABB_Robot（与 TIA 中一致）。
- IP 地址：192.168.0.2（子网掩码 255.255.255.0）。
配置通信模块：
- 添加输入模块（PLC → Robot）：长度 16 字节（映射到 TIA 的 Q256）。
- 添加输出模块（Robot → PLC）：长度 16 字节（映射到 TIA 的 I256）。

3.4 映射信号到机器人程序

在 RobotStudio 的 I/O System 中创建信号：

Signal Name     | Type   | Module Address
------------------------------------------
diStartRobot    | DI     | Input Byte 0, Bit 0
aiSpeedSetpoint | AI     | Input Byte 2-3 (Int)
aiPositionOffset| AI     | Input Byte 4-7 (Real)
doRobotReady    | DO     | Output Byte 0, Bit 0
aoCurrentPos    | AO     | Output Byte 10-13 (Real)

步骤 4：建立虚拟网络连接

4.1 配置 Windows 虚拟网卡

打开 Windows “网络连接” 设置。
将 PLCSIM Virtual Ethernet Adapter 和 RobotStudio 虚拟控制器的网卡 设置为同一子网：
- IP: 192.168.0.100（仅用于诊断，避免冲突）。

4.2 验证通信链路

在 TIA Portal 的在线诊断中，查看 PLC 是否识别到机器人设备（站地址 2）。
在 RobotStudio 的 PROFINET 配置中，检查控制器状态是否为 “Active”。

步骤 5：测试通信功能

5.1 布尔量测试（Bool）

PLC → Robot：
在 TIA Portal 监控表中置位 DB_RobotIO.StartRobot → 在 RobotStudio 查看 diStartRobot 是否变为 1。
Robot → PLC：
在 RobotStudio 强制 doRobotReady 为 1 → PLC 中 DB_RobotIO.RobotReady 应变为 True。

5.2 数字量测试（Int）

在 PLC 中写入 DB_RobotIO.SpeedSetpoint := 1500 →
机器人端 aiSpeedSetpoint 值应变为 1500。

5.3 模拟量测试（Real）

在 PLC 中写入 DB_RobotIO.PositionOffset := 12.5 →
机器人端 aiPositionOffset 值应更新为 12.5。

故障排查

问题现象	解决方案
PLC 无法识别机器人设备	检查 GSDML 版本兼容性、IP 地址和站名称一致性
信号值不更新	确认 PLC 处于 RUN 模式，通信区映射正确
RobotStudio 显示通信超时	关闭 Windows 防火墙，检查虚拟网卡绑定
模拟量传输精度错误	确保双方 Real 数据类型格式符合 IEEE 754 标准