3. FANUC机器人通信基础
在多机协调控制中，通信不是“把线接上”这么简单。FANUC机器人控制器（如R-30iB Plus）通常同时挂着多条不同性质的网络：一条负责与PLC交换I/O和协调信号，一条负责与视觉、力传感器等设备交换过程数据，还有一条用于上位机监控与程序传输。不同协议承担的角色不同，选错协议或参数配错，往往表现为“单机正常、联机丢步”或“节拍对不上”。本节先厘清四类主流协议在FANUC多机系统中的定位，再给出参数设置与拓扑设计的具体做法。
一、四类协议的角色分工
Ethernet/IP基于标准以太网和TCP/IP，采用CIP应用层，在FANUC上以“EtherNet/IP I/O”和“EtherNet/IP Explicit Messaging”两种方式使用。前者是周期性隐式报文，用于机器人向PLC发送心跳、区域占用、允许进入等协调信号；后者是显式报文，用于读写参数、下发配方。它的优势是带宽大、可与普通以太网共线，适合多台机器人通过交换机汇聚到同一PLC。
PROFINET同样跑在以太网上，但实时性分级更明确：RT用于常规I/O，IRT用于等时同步运动控制。FANUC作为PROFINET IO设备接入西门子PLC时，需在控制器中安装PROFINET板卡并导入GSDML文件。它适合以西门子PLC为协调主站、多台FANUC机器人作为从站的生产线，尤其是需要与SINAMICS驱动、分布式I/O统一组态的场合。
DeviceNet基于CAN，速率125/250/500 kbps，单段最长500 m（125 kbps），采用主干—分支拓扑，需在两端接120 Ω终端电阻。它成本低、抗干扰好，但带宽小，适合传递少量位信号，例如夹具开合、安全门状态、工位请求。在多机系统中，DeviceNet常作为“辅助信号网”，不承担大数据量交换。
CC-Link IE是三菱主导的千兆工业以太网，分IE Control（周期通信）和IE Field（现场设备）。FANUC通过CC-Link IE板卡作为智能设备站接入，适合以三菱PLC为协调主站、多机器人协同搬运或焊接的产线。其循环通信容量大，可一次映射较多位和字数据，减少多机之间的握手层级。
二、通信参数设置：从“能通”到“稳定”
参数设置的核心是让主站与从站的“约定”完全一致。以EtherNet/IP为例，在FANUC示教器上进入MENU → I/O → EtherNet/IP，需要设置：机器人作为从站的IP地址、子网掩码、网关；主站扫描列表中的输入/输出字节数；以及RPI（Requested Packet Interval）周期。RPI越小实时性越好，但网络负载越高。多机系统中若4台机器人各映射32字节输入/32字节输出，RPI设为8 ms，则单台每秒产生约8 kB数据，千兆交换机完全可承受；若RPI设为2 ms，则需确认PLC扫描周期和交换机QoS能跟上。
PROFINET侧，在FANUC的PROFINET设定画面中需指定设备名称（Device Name）和IP地址。设备名称必须与PLC组态中的名称逐字符一致，否则无法建立连接。IRT模式还要求交换机支持IEEE 1588同步，且拓扑需在TIA Portal中按实际端口连接组态，否则同步报文无法按路径转发。
DeviceNet的参数集中在MENU → I/O → DeviceNet：MAC ID（0~63，不可重复）、波特率（125/250/500 kbps，全网一致）、以及输入输出字节数。注意DeviceNet的波特率与总线长度成反比：500 kbps时主干最长100 m，125 kbps时可达500 m。多机产线若距离较远，应降速使用。
CC-Link IE在FANUC中通过MENU → I/O → CC-Link IE设置站号和占用站数。循环通信的点数由主站组态决定，从站只需匹配。若使用IE Field，还需注意网络拓扑支持星型、线型和环型，环型可提供冗余，但需交换机支持。
三、网络拓扑设计：分层与隔离
多机系统的拓扑设计应遵循“分层”原则：协调层用Ethernet/IP或PROFINET，连接PLC与各机器人控制器，走交换机汇聚；设备层用DeviceNet或CC-Link IE Field，连接机器人本体上的夹具、传感器等末端设备。两层之间通过PLC或机器人控制器做网关，避免大量末端信号占用协调层带宽。
交换机选型上，协调层应使用支持IGMP Snooping和QoS的工业交换机，防止广播风暴影响周期通信。若使用PROFINET IRT，必须选用支持IRT的交换机（如西门子SCALANCE X200系列）。线缆方面，Ethernet/IP和PROFINET使用Cat5e以上屏蔽双绞线，单段不超过100 m；DeviceNet使用专用粗缆/细缆，主干两端接120 Ω电阻；CC-Link IE使用Cat5e屏蔽线，屏蔽层在控制柜侧单点接地，避免地环流。
IP地址规划建议按功能分段：PLC为192.168.1.1，机器人依次为192.168.1.11~192.168.1.14，视觉和上位机放在192.168.1.100以上。子网掩码统一255.255.255.0。若产线有多个工位，可用不同网段并通过路由器隔离，减少广播域。
四、多机协调中的典型配置示例
假设一条焊接产线有4台FANUC机器人，由一台西门子S7-1500 PLC协调。PLC通过PROFINET连接4台机器人，每台映射16字节输入/16字节输出，RPI为4 ms。机器人1和2之间需要传递“允许进入共享区域”信号，该信号通过PLC中转，而不是机器人之间直接通信，这样互锁逻辑集中在PLC，便于排查。机器人3和4的末端夹具通过DeviceNet连接，MAC ID分别为03和04，波特率250 kbps，主干长度约60 m，两端接终端电阻。
配置完成后，按以下顺序验证：先确认每台机器人的PROFINET设备名与PLC组态一致，再检查PLC的I/O映射地址是否与机器人设定匹配，然后手动触发一个互锁信号，观察PLC程序中的互锁逻辑是否按预期动作，最后让两台机器人同时运行，用示波器或PLC的周期统计功能观察RPI抖动是否在允许范围内。若出现偶发丢步，优先检查交换机负载和屏蔽接地，而不是反复修改机器人程序。
通信基础打牢后，多机协调的节拍同步、区域互锁和故障恢复才有可靠的数据通道。下一阶段将进入具体协调逻辑的设计，但前提是本节所述的协议角色、参数一致性和拓扑分层已经落实到位。