ProfiNet转EtherCAT工业数据采集网关实现禾川PLC与ABB机器人通讯的配置案例-电子发烧友网

一、项目背景
华东某新能源头部企业 2025 年启动的 20 GWh 储能电池模组自动线，节拍要求≤18 s/模组，整线 42 台设备。主控采用禾川 X3ME 系列 PLC（EtherCAT 主站，型号 X3ME-3232T），但关键工位——激光清洗-贴胶-堆叠一体化单元——必须集成 2 台 ABB IRB 6700-200/2.60 六轴机器人（ProfiNet 从站）。两种实时以太网协议帧格式、时钟机制完全不同，若采用“PLC+第三方卡”方案，硬件成本高、扫描周期碎片化，且机器人原厂禁止修改固件。最终选用“远创智控 YC-PN-ECT协议转换网关”，让网关同时扮演 ProfiNet 从站与 EtherCAT 从站，实现 1 ms 级数据镜像，在不触动任何设备固件的前提下完成异构同步。

二、设备清单

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

2.ABB 机器人：IRB 6700-200/2.60，ProfiNet 从站，固件 6.08，负载 200 kg，臂展 2.6 m，配 2 台 ABB DSQC 688 分布式 I/O 模块。

3.协议网关：远创智控 YC-PN-ECT工业级协议转换网关，双以太网口，独立 MAC，支持 1440 Byte PN I/O 与 512 Byte EtherCAT PDO，24 VDC/200 mA，IP20，导轨安装。

4.交换机：赫斯曼 OCTOPUS 8M-EEC，工业级千兆，环网冗余。

5.工程软件：
– 禾川 HCPRO 2.91（EtherCAT 网络配置）
– TIA Portal V19（ProfiNet GSDML 组态）
– YC-PN-ECT ConfigTool V1.4（远创智控官方配置）

二、网络拓扑
禾川 PLC →（EtherCAT, 100BASE-TX 屏蔽网线）→ YC-PN-ECT 端口 A
YC-PN-ECT协议转换网关端口 B →（ProfiNet, 100BASE-TX）→ 赫斯曼交换机 → ABB 6700 机器人 CPU 端口 + DSQC 688 I/O
网关本身不占用任何主站授权，也不参与运动学解算，仅做“双端口 RAM”级别的数据映射。

四、网关硬件安装

1.35 mm DIN 导轨锁紧，网关左侧预留 30 mm 散热空间；右侧安装 24 V/10 A 电源，PE 端子单独接地。

2.使用 M12 D-coded 接头连接 EtherCAT 段，确保屏蔽层 360°压接；ProfiNet 段采用 RJ45 金属壳屏蔽跳线，长度≤30 m。

3.上电后，ECT 指示灯绿色常亮表示 EtherCAT 进入 OP 状态；PN 指示灯绿色常亮表示 ProfiNet 进入 DataExchange，红灯闪烁代表同步丢失，方便现场快速排故。

五、软件配置步骤
（一）EtherCAT 侧（禾川 PLC）

1.在 HCPRO 新建工程，导入 YC-PN-ECT 的 ESI 文件“YC_PN-ECT_V1.4.xml”，把网关拖拽到总线，分配站地址 1001。

2.在“过程数据”窗口建立 2 个 PDO 映射：
– TxPDO 256 Byte（PLC→网关→机器人，含 6 个 Real 型目标坐标、1 个 DWord 控制字、64 Byte 预留工艺参数）
– RxPDO 256 Byte（机器人→网关→PLC，含 6 个 Real 型实际坐标、1 个 DWord 状态字、1 个 Real 型循环时间）

3.设置分布时钟（DC）同步，单元周期 1 ms，同步窗口 ±100 µs；启用“同步单元”功能，保证 32 轴伺服与网关同一时刻采样。

（二）ProfiNet 侧（TIA Portal）

1.安装 GSDML 文件“GSDML-V2.43-YC-PN-ECT-20250705.xml”，在硬件目录出现“YC-PN-ECT Gateway”。

2.拖放至 ProfiNet 网络，分配设备名称“RobotGW_01”，IP 地址 192.168.2.100，子网掩码 255.255.255.0。

3.在“设备视图”添加 2 个 I/O 槽：
– Slot1，Input 256 Byte
– Slot2，Output 256 Byte
与 EtherCAT PDO 长度保持一致，确保网关内部 1:1 地址映射，无需任何脚本。

4.启用 IRT 等时模式，发送周期 1 ms，看门狗因子 3；把机器人 CPU 的输入输出地址分别映射到 DB100.DBB0~255 和 DB101.DBB0~255，方便后期维护。

（三）YC-PN-ECT工业智能网关ConfigTool 配置

1.电脑网卡设为 192.168.2.99，Ping 通网关默认 IP 192.168.2.10，打开 ConfigTool，点击“在线读取”。

2.在“EtherCAT”页签勾选“从站 DC 使能”，填写与 HCPRO 相同的站地址 1001；在“ProfiNet”页签填写设备名称“RobotGW_01”，与 TIA 完全一致，否则PLC会报站名矛盾。

3.点击“写入并重启”，网关重新上电后约 3 s 进入双网 Ready 状态，此时 ECT 与 PN 灯全亮，配置完成。

六、机器人端映射
ABB 6700 在 RobotStudio 新建系统，勾选“ProfiNet Device”选项，把 256 Byte Input 定义为“plc_to_robot”，256 Byte Output 定义为“robot_to_plc”。在 RAPID 代码中通过 PackRaw/UnpackRaw 指令解包：
! 解包目标坐标
UnpackRaw plc_to_robot, 0, target_p.robax.rax_1;
! 打包实际坐标
PackRaw robot_to_plc, 0, actual_p.robax.rax_1;
如此即可在 1 ms 循环内把 PLC 运动学坐标下发给机器人，并把实际位置反馈回来。

七、同步与实时性验证

1.Wireshark 抓包：EtherCAT 周期 250 µs，ProfiNet IRT 周期 1 ms，网关内部 FIFO 缓存 10 µs，无丢帧。

2.逻辑分析仪测量：禾川 PLC 的 DO 点置位到 ABB 机器人数字输入响应平均 680 µs，满足≤1 ms 项目指标。

3.连续 24 h 拷机：机器人重复定位误差≤±0.03 mm，电芯堆叠错位率由 2.8% 降至 0.1%，直接节约返工成本 60 万元/年。