一、案例背景

某电子制造企业的5G通信模块组装线，采用西门子S7-1200PLC（ProfiNet主站）进行产线调度，而精密组装工序由3台海克斯康工业机器人（EtherCAT从站）完成。由于协议差异，机器人动作与PLC逻辑存在150ms延迟，影响组装精度。捷米特JM-ECTM-PN网关的应用，构建了微秒级同步的控制网络。以此解决ProfiNet转EtherCAT的通讯。

二、技术参数

Ø EtherCAT转ProfiNet协议转换网关的应用案例在EtherCAT一侧为EtherCAT从站，在PROFINET一侧作为PROFINET从站。

Ø EtherCAT侧输入输出各式512字节

Ø 支持标准的PROFINET/IO协议

Ø PROFINET支持的最多16个槽位，支持最大的输入字节数为1440字节，最大的输出字节为1440字节，输入输出字节的长度由TIA Portal设定

Ø 供电：24VDC(±5％)，最大功率3.5W 

Ø 工作环境温度：-25～55℃，湿度≤95%

Ø 外形尺寸：34mm（宽）×110mm（高）×70mm（厚） 

Ø 安装方式：35mm导轨

Ø 防护等级：IP20

 

三、设备连接与配置

物理连接

1. 网关部署：将JM-ECTM-PN网关安装在机器人控制柜内，采用DIN导轨安装

2. ProfiNet网络：通过工业交换机连接网关与西门子PLC，配置VLAN隔离控制网络

3. EtherCAT网络：使用超五类屏蔽电缆连接网关与机器人，形成星型拓扑

协议配置

1. ProfiNet参数：

o 分配网关设备名称：ROBOT_GW

o 配置IRT同步模式，通信周期1ms

o 映射16字节输入（机器人状态）和16字节输出（运动指令）

2. 通过 Portal 视图或创建完成的项目视图将 CPU 插入到项目中。

2. 在视图中，选择“设备和网络”并单击“添加新设备”（或者在项目视图中的项目名称下，双击“添加新设备”），如下图“添加新设备”对话框，添加支持PROFINET接口的控制器，例如6ES7 215-1BG40-0XB0。

1. 在TIA Portal 菜单栏点击“选项”>“管理通用站描述文件”， 如图所示：

2. EtherCAT参数：

o 设置网关从站地址为0x03

o 导入海克斯康机器人EDS文件，配置PDO映射

o 启用DC同步功能，时钟偏差≤500ns

 

 

 

若成功安装网卡后显示如下界面：

四、系统功能实现

多机器人协同控制

· 电子凸轮同步：西门子PLC通过网关向各机器人发送同步位置指令，实现0.01mm级精密组装

· 视觉引导补偿：基于基恩士3D视觉系统的反馈，PLC通过网关动态调整机器人位姿，补偿累计误差

生产数据追溯

· OEE实时计算：通过网关采集机器人运行时间、报警次数等数据，PLC实时计算设备综合效率

· 工艺参数优化：建立机器人运动轨迹与产品良率的关联模型，通过网关数据迭代优化路径规划

安全机制设计

· 安全扭矩关闭（STO）：当检测到人员进入安全区域时，网关触发机器人STO信号，响应时间≤5ms

· 功能安全认证：网关符合IEC61508SIL2标准，支持安全状态监控

五、项目成果

1. 组装精度提升：焊盘对齐误差从±0.08mm降低至±0.03mm，产品不良率下降42%

2. 生产节拍优化：单模块组装时间从38秒缩短至29秒，年产能增加18万台

3. 能耗降低：通过优化机器人运动曲线，单台设备年耗电量减少15,000kWh

（具体内容配置过程及其他相关咨询可联系杨工。）