📚 课程目录第4章 PLC与机器人通信基础

4. PLC与机器人通信基础

在三菱iQ-R机器人与PLC协同系统中，通信不是“把线接上”这么简单，而是决定协同节拍、数据一致性和故障恢复能力的基础。iQ-R系列PLC通常通过RJ71EN71、RJ71GF11-T2等通信模块对外连接，机器人侧则通过CR800/CR750控制器的以太网口或现场总线接口接入。不同通信方式在协同系统中承担的角色差异很大：有的负责周期性I/O刷新，有的负责按需读写寄存器，有的负责传输任意字节流。理解它们的定位，才能选对方案并正确配置。

一、四种通信方式在协同系统中的角色

以太网（Ethernet）是物理与链路层基础，本身不规定应用层协议。iQ-R的RJ71EN71模块提供两个端口，可分别接入不同网段，支持1000BASE-T。它承载上层协议，是SLMP和Socket的传输通道。

CC-Link IE是三菱的工业实时以太网，分CC-Link IE Field（现场网络）和CC-Link IE Control（控制网络）。在协同系统中，CC-Link IE Field最常用：PLC作为主站，机器人控制器作为智能设备站或远程设备站，实现周期性数据交换。其优势是刷新周期确定，典型1ms～10ms可设，适合机器人启停、模式切换、安全信号等对时序敏感的数据。

SLMP（Seamless Message Protocol）是三菱的报文协议，运行在以太网或CC-Link IE之上。它采用请求/响应模式，PLC侧作为服务器，机器人或上位机作为客户端，通过二进制或ASCII报文读写PLC的软元件（D、M、X、Y、W等）。SLMP适合非周期、按需访问的数据，如配方下发、坐标点写入、状态查询。

Socket通信是通用TCP/UDP套接字。iQ-R可通过内置以太网或RJ71EN71的Socket服务功能，与机器人控制器建立TCP连接，传输自定义格式的数据。它灵活但需自行定义帧格式和校验，适合SLMP无法覆盖的定制数据交互。

选择原则：周期性、强实时信号走CC-Link IE；按需读写软元件走SLMP；自定义大数据或非标协议走Socket；以太网是上述三者的共同底座。

二、通信方式对比与选型依据

通信方式	典型角色	数据周期	配置要点
以太网	物理通道	—	IP、子网掩码、端口
CC-Link IE Field	周期I/O刷新	1～10ms	站号、刷新范围、主站参数
SLMP	按需读写软元件	非周期	端口号、二进制/ASCII、软元件地址
Socket	自定义字节流	非周期/自定义	TCP/UDP、端口、帧格式

选型时先问三个问题：数据是否需要确定性刷新？访问的是PLC软元件还是自定义数据？机器人侧支持哪种客户端能力？例如，机器人抓取节拍中，夹具开合和启动允许信号必须每周期刷新，选CC-Link IE；而工件坐标从PLC下发到机器人，只需在换型时执行一次，选SLMP即可。

三、配置示例：CC-Link IE Field与SLMP协同

以下示例参数为教学假设，实际项目需按设备手册调整。假设PLC为iQ-R，主站模块RJ71GF11-T2，机器人控制器作为远程设备站，站号1，占用32点输入/32点输出。CC-Link IE Field刷新周期设为2ms，主站将机器人状态映射到X100～X11F，控制指令映射到Y100～Y11F。

CC-Link IE Field 主站参数（示例）：
  模块：RJ71GF11-T2
  站号：0（主站）
  刷新周期：2ms
  远程设备站：站号1，占用32点/32点
  映射：X100～X11F ← 机器人状态
        Y100～Y11F → 机器人指令

SLMP 客户端参数（机器人侧，示例）：
  PLC IP：192.168.1.10
  端口：5000（二进制）
  软元件：D100～D199（坐标数据）
  命令：0401（批量读取）、1401（批量写入）

配置顺序建议：先给PLC和机器人分配同网段IP，确认ping通；再在GX Works3中设置CC-Link IE Field参数并下载，观察模块LED“L ERR”是否熄灭；然后启用SLMP，在机器人侧用测试报文读取D100，确认返回数据正确；最后联调，检查CC-Link IE刷新区与SLMP读写区不冲突。

四、数据流与协同关系

下图展示四种通信方式在协同系统中的位置与数据流向。CC-Link IE Field承担周期刷新，SLMP承担按需读写，Socket承担自定义数据，以太网作为共同承载。

五、配置中的关键判断与排障

实际调试中，通信故障往往集中在三类：物理层、参数层、数据层。物理层看LED和ping；参数层看站号、IP、端口、刷新范围是否一致；数据层看软元件地址和字节序。例如，CC-Link IE Field的“L ERR”灯闪烁，通常表示站号重复或刷新范围超限；SLMP读取返回错误码C059，表示软元件地址超出范围；Socket连接建立但收不到数据，需检查机器人侧是否按约定帧头发送。

CC-Link IE Field的刷新周期不是越小越好。周期过小会增加网络负载，可能导致远程站掉线。建议先按机器人控制周期和信号变化频率估算，再留20%余量。示例中2ms适用于多数抓取场景，若机器人节拍为8ms，可放宽到4ms。

最后强调数据一致性：CC-Link IE Field的周期刷新区与SLMP读写区应避免地址重叠。若SLMP写入D100，而CC-Link IE也映射D100，会出现周期刷新覆盖按需写入的问题。建议在PLC侧划分独立区域，例如CC-Link IE使用X/Y和W，SLMP使用D和M，并在GX Works3的软元件分配表中标注用途。这样，协同系统的通信层才能既稳定又清晰。