📚 课程目录第4章离线编程软件环境搭建

4. 离线编程软件环境搭建

KUKA机器人离线编程与虚拟调试并不是“装一个软件就能开始”的工作。KUKA官方及生态中常见的工具至少有四类：KUKA.Sim（面向布局、节拍与可达性验证的仿真环境）、KUKA.Sim Pro（在Sim基础上增加更完整的机器人编程与虚拟调试能力）、OfficeLite（把真实KRC控制器的KSS系统跑在PC上的虚拟控制器）、以及KUKA.WorkVisual（工程配置与项目归档工具）。它们不是互相替代关系，而是分工协作：Sim/Sim Pro负责“场景与动作”，OfficeLite负责“控制器行为”，WorkVisual负责“工程与总线配置”。选型错误会导致后续虚拟调试无法闭环，因此本节先讲清选型逻辑，再给出安装、授权与界面配置的可执行路径。

一、工具选型：先明确你要验证什么

选型的核心判断依据是“验证目标”而非软件价格。若只需要验证机器人可达性、工装干涉、节拍估算，KUKA.Sim即可满足；若需要生成KRL程序、做信号联调、验证PLC与机器人交互逻辑，则必须使用KUKA.Sim Pro，因为它支持虚拟控制器连接与I/O信号映射；若需要验证KSS系统版本、$CONFIG.DAT、提交解释器、中断程序等控制器级行为，则必须引入OfficeLite，它本质上是KRC的软件化运行环境，可加载真实项目归档。WorkVisual则用于将离线生成的工程与实际控制器配置对齐，尤其是总线（Profinet/EtherCAT）和设备描述文件（GSD/ESI）。

工具	核心用途	典型验证对象	是否含虚拟控制器
KUKA.Sim	布局、可达性、节拍	轨迹、干涉、周期时间	否（可外接）
KUKA.Sim Pro	编程、信号联调、虚拟调试	KRL、I/O、PLC交互	可连接OfficeLite
OfficeLite	虚拟KRC控制器	KSS、提交解释器、中断	是
WorkVisual	工程配置、总线、归档	Profinet、GSD、项目比对	否

一个常见的误区是“用Sim Pro直接替代OfficeLite”。Sim Pro自带的虚拟控制器在多数版本中功能受限，无法完整模拟KSS的提交解释器和某些系统变量行为。若你的虚拟调试需要验证$OV_PRO、$PRO_STATE、中断触发或安全信号，必须让Sim Pro通过以太网连接OfficeLite，由OfficeLite承担控制器角色。

二、安装顺序与依赖关系

安装顺序直接影响授权识别和组件注册。推荐顺序为：先装OfficeLite，再装KUKA.Sim/Sim Pro，最后装WorkVisual。原因是OfficeLite会注册虚拟网卡与KRC服务，Sim Pro在安装时会探测该服务并启用“Virtual Controller”连接选项；若顺序颠倒，Sim Pro可能不显示OfficeLite连接入口，需要修复安装。

安装前需确认：操作系统为Windows 10/11 64位专业版（家庭版对虚拟网卡支持不稳定）；关闭Hyper-V与WSL2，否则OfficeLite的虚拟网卡可能无法获取固定IP；预留至少40GB磁盘空间，OfficeLite的KSS镜像本身约8～12GB。安装过程中会提示选择KSS版本，必须与目标现场机器人一致，例如现场为KSS 8.6，则OfficeLite也必须选8.6，否则项目归档无法直接加载。

推荐安装顺序与关键选项：
1. OfficeLite 8.6
   - 组件：Virtual Controller + KRC Network Adapter
   - 虚拟网卡IP：192.168.0.1 / 255.255.255.0
2. KUKA.Sim Pro 4.3
   - 勾选：Virtual Controller Interface
   - 勾选：KRL Editor
3. KUKA.WorkVisual 6.0
   - 勾选：Profinet Device Description
   - 勾选：Project Comparison

三、授权机制与常见授权故障

KUKA.Sim/Sim Pro使用加密狗（USB Dongle）或软授权两种方式。加密狗授权即插即用，但虚拟调试时若USB被虚拟机占用会掉授权；软授权绑定网卡MAC地址，更换网卡或禁用网卡会导致授权失效。OfficeLite的授权通常与Sim Pro捆绑，单独运行OfficeLite需要独立的OfficeLite授权码。WorkVisual免费，但部分总线配置功能需要Sim Pro授权激活。

授权故障的典型现象与判断：启动Sim Pro提示“License not found”，先检查USB加密狗指示灯是否常亮；若灯亮但仍报错，进入服务管理器确认“KUKA License Server”是否运行。OfficeLite启动后KRC状态灯一直为红色，且无法ping通192.168.0.1，通常是虚拟网卡未启用或被Hyper-V占用，需在“网络连接”中禁用再启用KRC Virtual Adapter。

四、工作界面配置：让离线环境与现场一致

界面配置的目标不是“好看”，而是让离线项目能直接下发现场。关键配置有三项：坐标系与工具数据、I/O信号映射、项目归档路径。在Sim Pro中，先通过“Options → Coordinate Systems”确认世界坐标系方向与现场一致（KUKA默认Z轴向上，X轴向前）；再在“Tool Data”中按现场实测值输入TCP的X/Y/Z/A/B/C，例如焊枪TCP为X=180.5mm、Y=0、Z=320.2mm、A=0、B=90、C=0，这些值必须与现场$TOOL_DATA[1]一致，否则离线轨迹会整体偏移。

I/O映射在Sim Pro的“Signal Configuration”中完成：左侧为虚拟控制器信号（来自OfficeLite的$IN[1]～$IN[32]），右侧为场景对象信号（如夹具夹紧、输送线启动）。映射时注意信号方向：$IN是控制器输入，对应场景输出；$OUT是控制器输出，对应场景输入。映射完成后用“Signal Monitor”强制置位$IN[1]，观察夹具是否动作，这是验证映射是否正确的最快方法。

五、配置完成后的最小验证

环境搭建完成后，不要直接开始复杂项目，先用一个最小验证确认链路通畅。在Sim Pro中新建一个空场景，导入一台KR 6 R900机器人，连接OfficeLite虚拟控制器，然后在KRL编辑器中写入以下程序并启动：

DEF MINI_TEST()
  PTP HOME Vel=100 % DEFAULT
  $OUT[1] = TRUE
  WAIT FOR $IN[1] == TRUE
  $OUT[1] = FALSE
  PTP HOME Vel=100 % DEFAULT
END

在Signal Monitor中手动将$IN[1]置为TRUE，观察程序是否继续执行、$OUT[1]是否按预期翻转。若程序停在WAIT FOR且置位后继续，说明Sim Pro与OfficeLite的信号通道已打通；若$OUT[1]在虚拟示教器上变化但场景对象无反应，说明场景侧映射方向反了。这个验证只需几分钟，却能避免后续调试中把“信号不通”误判为“程序逻辑错误”。

建议为每个项目单独建立配置档案，记录KSS版本、OfficeLite虚拟网卡IP、Sim Pro版本、加密狗编号、TCP数据来源。现场KSS升级时，只需对照档案更换OfficeLite镜像，而不必重新摸索整套环境。

最后强调一点：离线环境与现场的一致性不是“尽量接近”，而是“关键参数必须相等”。KSS版本、TCP数据、I/O信号编号、总线设备名称这四项中任何一项不一致，都可能导致离线验证通过但现场无法运行。把本节的环境搭建当作一个可复现的工程任务，而不是一次性的软件安装，后续的虚拟调试才有可靠基础。