4. Sysmac Studio工程创建与设备组态

Sysmac Studio 的工程文件（.smc2）是整条 NJ/NX 控制器与机器人协同控制链路的“总装图”。工程创建与设备组态阶段做得好不好，直接决定后续 EtherCAT 通信、机器人从站扫描、离线仿真能否顺利跑通。本节围绕“新建项目 → 控制器配置 → EtherCAT 主站设置 → 机器人从站扫描 → 离线仿真环境搭建”这条主线，把每一步的关键输入、操作要点和结果判读讲清楚。

一、新建项目与控制器选型

启动 Sysmac Studio 后选择“新建项目”，在项目属性中需要确定三件事：设备类型、设备型号和项目名称。设备类型选择 NJ/NX Series，型号必须与实际硬件一致，例如 NX102-9000 或 NJ501-1500。型号一旦选错，后续可用的运动控制轴数、EtherCAT 从站上限、内置 EtherNet/IP 端口数量都会不同，编译时会出现“指令不支持”或“轴资源不足”的报错。

项目名称建议采用“产线代号_工位_版本”的命名方式，例如 L3_Assembly_RobotCell_v1，便于与机器人程序、HMI 工程对应。版本号建议在每次重大组态变更后递增，避免离线仿真与现场程序版本混淆。

二、控制器配置：任务、轴与变量

控制器配置的核心是“任务—程序—轴”的对应关系。在“配置和设置 → 控制器设置”中，需要确认：

• 任务设置：主任务周期建议设为 1 ms（默认），运动控制任务周期与主任务一致或为其整数倍。周期越小，机器人轨迹插补越平滑，但对 CPU 负载要求越高。
• 运动控制轴：在“运动控制设置 → 轴设置”中为每台机器人建立轴组。以 6 轴关节机器人为例，通常建立 6 个伺服轴 + 1 个轴组（Axes Group）。轴号、轴类型（伺服/虚拟伺服）必须与后续 EtherCAT 从站映射一致。
• 变量与数据类型：机器人协同控制中常用的结构体包括 sRobotStatus（含使能、报警、当前位置）、sGripperCmd（夹爪开合指令）。变量命名建议加前缀区分层级，如 gRobot1_ 表示全局机器人 1 相关变量。

三、EtherCAT 主站设置

NJ/NX 控制器内置 EtherCAT 主站端口（通常为 ECAT 端口）。在“配置和设置 → EtherCAT → 主站设置”中，需要设置：

• 主站周期：默认 1 ms，与主任务周期匹配。若从站数量多、PDO 数据量大，可放宽到 2 ms 以降低总线负载。
• 分布式时钟（DC）：机器人伺服从站通常支持 DC，建议启用，以保证多轴同步精度。启用后需确认从站参考时钟选择正确。
• 从站丢失时的行为：建议设为“停止所有从站输出”，避免通信中断时机器人保持危险动作。

主站设置完成后，EtherCAT 网络处于“未扫描”状态，此时从站列表为空，需要进入下一步扫描。

四、机器人从站扫描与 PDO 映射

将机器人控制柜的 EtherCAT 从站接口与控制器 ECAT 端口用网线连接，上电后执行“EtherCAT → 从站扫描”。扫描成功后，从站会按拓扑顺序出现在网络配置树中。以某 6 轴机器人为例，典型从站包括：

扫描后必须逐站检查 PDO 映射：输入 PDO（从站→主站）应包含状态字、实际位置、报警代码；输出 PDO（主站→从站）应包含控制字、目标位置、使能位。映射错误会导致轴无法使能或位置反馈为 0。建议在“PDO 映射”界面核对每个变量的数据类型和字节偏移，确保与机器人手册一致。

五、离线仿真环境搭建

离线仿真用于在没有真实机器人时验证程序逻辑和轨迹。搭建步骤：

1. 在“运动控制设置”中，将机器人各轴类型临时改为“虚拟伺服”，轴组保持有效。
2. 在“仿真”菜单中启动 Simulation，Sysmac Studio 会生成虚拟控制器，EtherCAT 从站以“仿真从站”形式存在，不依赖物理连接。
3. 下载程序到虚拟控制器，观察轴组使能、原点复位、点位运动是否按预期执行。
4. 利用“轨迹监视”功能查看虚拟轴的位置曲线，判断加减速是否平滑、有无超调。

六、组态检查清单

完成上述步骤后，建议按以下清单逐项确认，再进入编程阶段：

工程创建与设备组态是后续所有协同控制逻辑的“地基”。把型号、任务、轴组、EtherCAT 主站、从站扫描和 PDO 映射这六个环节逐一确认到位，离线仿真才能真实反映程序行为，现场调试时也能大幅减少通信类故障的排查时间。