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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。

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教程目标

1. 在 TIA Portal V20 中创建 PLC 项目并编写通信程序。
2. 使用 S7-PLCSIM Advanced V5.0 虚拟化 PLC 运行环境。
3. 在 ABB RobotStudio 中配置机器人系统并启用 PROFINET 通信。
4. 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。

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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

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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
  

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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。

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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

1. 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）。
2. 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)
  

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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

1. 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）。
2. 在 RobotStudio 的 PROFINET 配置中，检查控制器状态是否为 “Active”。

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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。

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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

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最终效果

• PLC 通过虚拟 PROFINET 网络控制机器人启停（布尔量）。
• 实时调整机器人速度（数字量）和位置偏移量（模拟量）。
• 机器人反馈运行状态和当前位置到 PLC。

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通过此教程，您可以在 完全虚拟化环境 中验证 PLC 与机器人的通信逻辑，大幅降低现场调试风险。如需进一步扩展，可添加 HMI 画面或连接物理 PLC 进行混合测试。
注：操作前请确保所有软件许可证有效，虚拟网卡驱动安装正确。