ICM 网关服务操作指南

一、 Profinet 通信使用说明

1. 环境配置

(1) 硬件网关
电压：12V～24V
电流：0.5A～1A

(2) 博图软件
版本：TIA Portal V16

(3) GSD文件
GSDML-V2.41-AUBO-irj45-20230720.xml

(4) 硬件 PLC
S7-1200 CPU 1214C DC/DC/DC 6ES7 214-1AG

(5) 软件IP设置
需要确保ARCS软件—工业网关配置—PLC地址处于同一网段，可在设置—系统—网络界面设置，若网关配置使用默认配置，可使用下图参数。

(6) 网关服务配置文件说明

ICM 服务进程配置文件默认存储在 /root/arcs_ws/config/aubo_icm.conf 中，里面包括一些网关使用过程的必要配置，使用前可对其进行设置，具体选项如下：

注意：网关的配置为默认设置，可根据实际情况修改设置，例如，Profinet 通讯的 IP 和站名一般由博图等软件进行设置，配置一般不用改动，可直接使用。

配置项说明：

配置项	描述	默认值	是否必需
protocolType	协议类型： 1：Profinet 2：Ethernet/IP 3：EtherCAT	1	是
littleEndian	数据存储格式：0：大端，1：小端；	0	是
ipAddr	网关模块 IP；	192.168.0.100	是
netmask	网关模块掩码；	255.255.255.0	是
gateway	网关模块网关；	192.168.0.1	是
port	网关模块端口；	505	是
protocolMode	协议模式： 1 min mode 2 standard mode 3 custom mode；	2	是
pnCoilNumber	线圈数量；	64	是
pnRegisterNumber	寄存器数量；	32	是
controlRobot	控制机器人关键字： 0 不可控制， 1 可控制机器人工程开启、暂停等功能。控制工程启动时，需判断机械臂是否在准备点；	1	否
readyPointIO	机械臂是否在准备点；	0	否
portName	控制柜设备串口号： /dev/ttyS*（若通过 usb 连接控制柜，可通过命令 ls /dev/ttyU* 查看当前串口号，若使用其他485串口如iS控制柜、改进型控制柜上的九针RS485口串口号配置为：/dev/ttyS2，新C控制柜丝印A1、B1对应RS485口为：/dev/ttyS0，S、ES系列为：/dev/ttyS7）	/dev/ttyUSB0	是
slaveId	从站编号；	1	是
baudrate	波特率；	115200	是
dataBit	数据位；	8	是
parity	奇偶校验；	none	是
stopBit	停止位；	1	是
controlRobotInManualMode	是否在手动模式下控制机器人；	1	否

2. 网关接线介绍

2.1 网关各硬件模块简介

备注：该硬件模块支持 Profinet、Ethernet/IP、EtherCAT 三种工业协议，根据软件进行选择使用，参见【ICM 网关服务配置文件】。

各接口模块说明：

• 模块1： 指示灯，蓝色表示连接成功；
• 模块2： WLAN3，内部微控制器网口，预留；
• 模块3： WLAN2，WLAN1，工业协议双端口，WLAN1连接 PLC，WLAN2连接博图软件所在电脑；
• 模块4： 电源(DC，12V～24V)；
• 模块5： RS485 总线，与控制柜通信；
• 模块6： CANFD，内部微控制器预留；

2.2 硬件接线图

(1) 电源线(红正黑负)，图中直接从机械臂控制柜供电;
(2) usb 转 485 通讯线，现场使用需使用屏蔽线，金属外壳接地;
(3) 正确接线，通电后硬件网关的 绿灯 (如上图中的网关绿灯状态)亮起；网关与 PLC 连接成功，并可以正常通信，硬件网关的 蓝灯 亮起。

3. 网关与 PLC 通信配置

此处的配置以 Profinet 协议为例，其它协议的配置类似；

3.1 PLC 新建 Profinet 工程

双击打开博图软件，进入主页面，选择【开始】->【创建新项目】，如下图所示，并按照步骤标注操作。

3.2 西门子型号与版本配置

在新建的工程下双击【添加新设备】->【控制器】/CPU/CPU 1214C DC/DC/DC 6ES7 214-1AG40-0XB0，如下图所示选择。核对信息后【确定】。

3.3 PLC 设置

搜索机械臂设备站 打开工程，【在线访问】->【电脑网卡名称】，双击【更新可访问的设备】，如下图所示：

3.4 网关 IP 与设备站配置

双击【在线和诊断】，如下图所示操作步骤，分别配置 IP 地址、设备站名称。

注：若显示的有默认 IP 地址和设备站名称，应该是之前进行过设置，查看 IP 和名称没有问题后，可跳过该步骤(2.4)继续往后操作;

分配网关 IP 地址

分配网关设备站名称

3.5 PLC 导入 gsd 文件

在博图软件菜单栏【选项】->【管理通用站描述文件(GSD)】，如下图所示：

注：GSD 文件由 AUBO 开发提供，可以找相关工程师获取较新版本。

安装成功如下图所示提示，安装成功后【关闭】即可，如下图：

3.6 PLC 组态

双击【设备组态】->点击【网络视图】->【其它现场设备】->【IO】->【AUBO Robot】-> 双击【AUBO_Module】，如下图所示：

添加成功如下图所示：

单击未分配，选择②，如下图所示：

组态成功如下图所示：

通信设置：
双击 AUBOIODEV1 中 Ethernet 端口，如下图标注:

槽模块添加：
双击【模块】中的各个槽，在界面右侧【模块】中，双击 1-6 个槽，添加到设备，如下图所示：

配置 AUBOIODev1 的 IP ：
双击 Ethernet 端口，选择【以太网地址】，设置网关设备站IP 地址，设置设备站名称，如下图所示：

推荐 IO 周期设置：

PLC IP 配置：

单击【网络视图】->单击 PLC【Ethernet】端口，选择【以太网地址】,设置 PLC 的 IP 和设备名称，如下图所示：

3.7 保存项目 > 编译 > 下载 > 装载

所有配置完成，保存项目，操作①～⑤，编译 -> 下载，搜索设备，下载；如下图所示步骤:

注意：若步骤④【开始搜索】置灰，请检查 AUBO 机械臂站名设置是否一致。根据提示一步步操作，直到出现【装载】。

3.8 运行并转至在线

将 PLC 切换至运行模式，点击【转至在线】，如下图所示执行步骤：

PLC 与网关设备站连接成功，界面全部呈绿色连接状态，如下图所示：

4. PLC 与控制器通信

4.1 功能简介

硬件网关作为不同协议间转换的中转设备，一端通过 RS485 连接机器人控制器，一端连接 PLC 设备，使得 PLC 可以读取机器人 IO 状态、位姿信息、线圈和保持寄存器等数据内容，同时可以通过控制工程实现机器人工程的启动、暂停、继续、停止等功能。目前网关支持 Profinet、Ethernet/IP、EtherCAT 三种协议类型，本次测试使用 Profinet 协议类型。

通信示意图：

4.2 ICM 使用方法

4.2.1 ICM 启停

网关服务 ICM 作为后台进程与 PLC 进行数据交换，使用 ICM 需导入 OEM 包，安装方式请参考 如何安装OEM包 ，安装完成并重启设备后，会重新启动ICM，ICM实现了自启动功能，也可通过手动方式进行启动暂停，命令如下：

• ICM 运行日志查看命令： tail -f /root/arcs_ws/log/icm/aubo_icm.log

• ICM 通信日志查看命令： tail -f /root/arcs_ws/log/icm/icm_register.log

• ICM 服务启动命令： systemctl start aubo_icm

• ICM 服务停止命令： systemctl stop aubo_icm

• ICM 服务重启命令： systemctl restart aubo_icm

• ICM 状态查看指令： systemctl status aubo_icm

网关正常运行时，使用命令： systemctl status aubo_icm ，输出信息如下：

4.2.2 日志显示

（1） ICM 日志文件

ICM 服务程序日志系统用于记录程序执行的相关信息，默认存储在目录 root/arcs_ws/log/icm/ 中，日志包括两种：

• aubo_icm.*.log 存放的是 ICM 的运行日志；
• icm_register.*.log 存放的是 ICM 的通信日志；

（2） ICM 的运行日志

root/arcs_ws/log/icm/aubo_icm.log 内容如下：

运行日志解释说明：

• 出现 ICM is Running 时，表示 ICM 服务进程启动成功；
• 出现 Run program 时，表示 PLC 控制机器臂执行“开始程序”动作，其它动作的日志类似；

（3） ICM 的通信日志

root/arcs_ws/log/icm/icm_register.log 内容如下：

运行日志解释说明：

• plc set bool input 0: 0 ==> 1 表示 PLC to Robot 使用 getBoolInput(0) 读取 PLC slot_5 起始地址第一个 bool 量， 原值为0，读取到的值为1;
• plc set int16 register 0: 100 ==> 200 表示 PLC to Robot 使用 getInt16Register(0)读取 PLC slot_5 的第9个字节开始的第一个 word(16Bit) 量，原值为100，读取的值为200；
• robot bool output 0 changed: 0 ==> 1 表示 Robot to PLC 使用 setBoolOutput(0,true)，将 PLC slot_4 起始地址第一个 bool 量(原值为 false )置为 true；
• robot int16 register 32 changed: 183 ==> 381 表示Robot to PLC 使用 setInt16Register(32,381)，将 PLC slot_4 保持寄存器 ( slot_4 第9个字节作为保持寄存器起始地址) 第一个数据(原值为 183 )写入值381；

示教器日志显示

使用 PLC 控制工程的相关操作会把日志显示在示教器的日志界面中，目前支持上电、启动机器人、启动工程、暂停工程、继续工程、停止工程等，具体内容需要参考最新的协议；日志显示如下：

日志解释说明：

例如：Debug message signal: HoldingRedister addr:0 value:3 action: startup

表示控制器端在地址为0的保存寄存器中接收到 PLC 端传输的信号值“3”，触发了控制器端的上电动作；

注：当 PLC 读取数据失败时，可通过查看日志系统进行确认。

5 PLC 与 控制器通信示例

本次通信使用 Profinet 协议，PLC 与机械臂进行通信包括的内容有

• 机械臂 IO 状态(slot_1)

• 机械臂位姿(slot_2)

• 机械臂关节电流电压温度(slot_3)

• 线圈保持寄存器(slot_4、slot_5)

• 控制工程(slot_6)

其中 slot_1、slot_2、slot_3 可通过 PLC 直接进行读取，slot_6可通过 PLC 直接进行写入，slot_4、slot_5 线圈和保持寄存器的内容， 通过 ARCS 系统脚本调用的方式实现，具体使用方法如下文；

注：协议会更新，请联系工程师获取最新的协议(Profinet、Ethernet/IP、EtherCAT )；

线圈
slot_4、slot_5 中前8个字节作为线圈(bool量)使用，第9个字节开始作为保持寄存器使用
(1) PLC to Robot
bool0 = getBoolInput(0)，读取 PLC slot_5 起始地址第一个 bool 量，并保存在变量 boll0 中

(2) Robot to PLC
setBoolOutput(0,true)，将 PLC slot_4 起始地址第一个 bool 量置为 true。

保持寄存器
(1) PLC to Robot
tmp1 = getInt16Register(0)，机器人读取 PLC slot_5 的第9个字节开始的第一个 word(16Bit) 量，并保存在变量tmp1 中。

(2) Robot to PLC
setInt16Register(32,3)，将 PLC slot_4 保持寄存器 ( slot_4 第9个字节作为保持寄存器起始地址) 第一个数据写入值3，其中 setInt16Register 的起始地址为 32。

PLC 端读写数据

在博图软件中根据 Profinet 地址协议对 PLC 中的地址进行读操作和写操作，如下图示例：

注意：该图中监控的地址是测试时根据协议地址表随意填写的，实际应用中根据实际情况更改;

二、 EIP 通信使用说明

1. 环境配置

(1) 硬件网关
电压：12V～24V
电流：0.5A～1A

(2) AutoShop 软件
版本：V4.10.0.0

(3) EDS 文件
eip_AuboRobot_v1.0.1.eds

(4) 硬件 PLC
汇川 Easy 521

(5) 网关服务配置
ICM 服务进程配置文件默认存储在 /root/arcs_ws/config/aubo_icm.conf 中，里面包括一些网关使用过程的必要配置，使用前可对其进行设置，EIP 通信的具体配置如下：

配置项	描述	默认值	是否必需
protocolType	协议类型： 1：Profinet 2：Ethernet/IP 3：EtherCAT	1	是
littleEndian	数据存储格式：0：大端，1：小端；	0	是
ipAddr	网关模块 IP；	192.168.0.100	是
netmask	网关模块掩码；	255.255.255.0	是
gateway	网关模块网关；	192.168.0.1	是
port	网关模块端口；	505	是
protocolMode	协议模式： 1 min mode 2 standard mode 3 custom mode；	2	是
pnCoilNumber	线圈数量；	64	是
pnRegisterNumber	寄存器数量；	32	是
controlRobot	控制机器人关键字： 0 不可控制， 1 可控制机器人工程开启、暂停等功能。控制工程启动时，需判断机械臂是否在准备点；	1	否
readyPointIO	机械臂是否在准备点；	0	否
portName	控制柜设备串口号： /dev/ttyS*（若通过 usb 连接控制柜，可通过命令 ls /dev/ttyU* 查看当前串口号，若使用其他485串口如iS控制柜、改进型控制柜上的九针RS485口串口号配置为：/dev/ttyS2，新C控制柜丝印A1、B1对应RS485口为：/dev/ttyS0，S、ES系列为：/dev/ttyS7）	/dev/ttyUSB0	是
slaveId	从站编号；	1	是
baudrate	波特率；	115200	是
dataBit	数据位；	8	是
parity	奇偶校验；	none	是
stopBit	停止位；	1	是
controlRobotInManualMode	是否在手动模式下控制机器人；	1	否

2. 网关接线

2.1 网关各硬件模块简介

各接口模块说明：
•模块1： 指示灯，蓝色表示连接成功；
•模块2： WLAN3，内部微控制器网口，预留；
•模块3： WLAN2，WLAN1，工业协议双端口，WLAN1连接 PLC，WLAN2连接博图软件所在电脑；
•模块4： 电源(DC，12V～24V)；
•模块5： RS485 总线，与控制柜通信；
•模块6： CANFD，内部微控制器预留；

2.2 硬件接线图

(1) 电源线(红正黑负)，图中直接从机械臂控制柜供电;
(2) usb 转 485 通讯线，现场使用需使用屏蔽线，金属外壳接地;
(3) 正确接线，通电后硬件网关的 绿灯 (如上图中的网关绿灯状态)亮起；网关与 PLC 连接成功，并可以正常通信，硬件网关的 蓝灯 亮起。

3. 网关与PLC通信

3.1 PLC 新建 EIP 工程

双击打开 AutoShoop 软件，进入主页面，选择【File】->【New Project】，如下图所示，并按照步骤标注操作，填写工程名称，并选择汇川 PLC 的型号 Easy521；

3.2 PLC 设置

选择【Tools】->【Communication】，通信类型选择 Ethernet0 ,地址填写 PLC 的IP地址，然后点击【Test】或者【Ping】看看网络是否连通，如果不通，则点击【Search】，软件会自动搜索局域网中可用的PLC设备；

根据搜索到的PLC设备，可将其目标PLC的IP地址填入【Device IP】中，点击【Test】或者【PING】，看看通信连接是否正常；

如下图所示，使用 Ping 命令后通信正常；

3.3 PLC 导入 EDS 文件

在 AutoShop 软件的右侧菜单栏【ToolBox】-> 【Ethernet/IP Device】,鼠标右键单击【Ethernet/IP Device】，会出现【Import EDS】，点击【Import EDS】导入事前准备好的 EDS 文件；如下图所示：

备注：EDS文件由 AUBO 开发人员提供，可以找相关工程师获取最新版本；

3.4 设备站网关 IP 设置

根据EDS文件生成 Ethernet/IP Device，双击右侧 ToolBox 中的【AuboRobot】，在左侧Project Manage中的 Ethernet/ip下会生成【Aubo_Robot】,单击【Aubo_Robot】对网关设备站进行相关设置，主要包括 IP Address 和Electronic Keying; IP Address设置为网关的真实IP,就是在 ICM 的配置文件中配置的网关IP; Electronic Keying中的 keying Opetion 选择设置为 Exact Match,其它使用默认值即可，如下图所示：

3.5 保存项目 -> 下载 -> 运行 -> 监控

所有配置完成后，保存项目，然后点击【下载】-> 【运行】 -> 【监控】，如下图所示步骤：

将 PLC 切换至运行模式，点击【运行】 -> 【监控】后，左侧【Config】->【Ethernet/IP】,Ethernet/IP 和 Aubo_Robot都变为绿色，表示PLC 与网关设备站连接成功，并且能够正常通信；

添加监控的地址变量，在左侧点击【Variable Monitor Table】-> 【MAIN】，在 MAIN 表中点击【...】会弹出选择变量对话框【Variable Input Assistant】,然后点击【UserVar】->【SYS_EIP】选择分配地址；

SYS_EIP 里面的地址是根据 EDS 文件导入的，里面的地址是开发人员事先根据 EIP 地址表分配好的地址，这里的地址表跟开发人员提供的 EIP 的通信地址表对应；可以根据 EIP的地址表来选择相应的地址字段；

以下是根据EIP的地址表添加的一些监控地址，包括LO信号、位置X坐标、Joint6关节角、心跳、机器人状态、通用线圈(Robot => PLC)、通用寄存器(Robot => PLC)、通用线圈(PLC => Robot)、通用寄存器(PLC => Robot)、控制工程等等；

4. 网关与控制器通信

网关服务使用指南：https://docs.aubo-robotics.cn/application_notes/39-icm/

ICM 的运行日志 root/arcs_ws/log/icm/aubo_icm.log 内容如下：

运行成功标志：

• 出现 RTDE Client Connect Successed时，表示网关与机器臂通信成功；
• 出现 Modbus ConnectRtu Succeed 时，表示网关与控制器的 modbus 通信成功；
• 出现 ICM is Running 时，表示 ICM 服务进程启动成功；

ICM 的运行日志中出现以上内容，并且没有其它错误日志，这表示ICM启动成功并在正常运行；

5 PLC与控制器通信示例

5.1 数据转换工具介绍

c++在线工具： https://www.jyshare.com/compile/12/

#include <iostream>  
#include <cstring> 
  
int main() {  
    // 将浮点数转为字节数组
    float value = -0.957064038; 
    unsigned char hex_bytes[sizeof(float)]; 
    memcpy(hex_bytes, &value, sizeof(float));  
  
	std::cout << "Hex Result: "; 
    for (size_t i = 0; i < sizeof(float); ++i) {  
        std::cout << std::hex << static_cast<int>(hex_bytes[i]) << " ";  
    }  
    std::cout << std::dec << std::endl; 
    
	// 将字节数组转为浮点数
	unsigned char bytes[4] = {0x26, 0x2, 0x75, 0xBF}; 
    float result =0.0;
	memcpy(&result, bytes, sizeof(float));  
    std::cout << "Float Result: " << result << std::endl; 
    return 0;  
}

使用说明：
上述代码主要是将十六进制字节数组与有符号浮点型数据相互转换；方便转换数据查看 PLC 接收的数据是否正确；直接将上述代码段拷贝到在线工具中运行；

5.2 通信示例

本次通信使用 EIP 协议，PLC 与机械臂进行通信包括的内容有

•机械臂 IO 状态(slot_1)

•机械臂位姿(slot_2)

•机械臂关节电流电压温度(slot_3)

•通用线圈和通用保持寄存器(slot_4、slot_5)

其中 slot_1、slot_2、slot_3 可通过 PLC 直接进行读取，slot_4、slot_5 包含了线圈和保持寄存器的内容， 通过 ARCS 系统脚本调用的方式实现PLC跟机器臂通信。

5.2.1 读取机器臂位姿：

将机器臂移动到任意位置，记录机器臂的位姿，如下，此时机器臂处于 X = 171.58mm;

根据地址表中的X坐标的地址，在 AutoShop 软件中的 MAIN 表中添加监控地址 _IP1_10;

AutoShop 软件监控地址 _IP1_10 接收到机器臂传输过来的数据为十六进制 0xF2 0xB2 0x2F 0x3E;

使用工具将十六进制字节数组 0xF2 0xB2 0x2F 0x3E 转为浮点数为0.171581，跟真实机器臂的位姿X值能对应上，数据传输正确；

5.2.2 读取机器臂安全状态：

使用示教器将机器臂上电并释放抱闸，记录机器臂的安全状态，此时当前机器臂的安全状态为 Normal;

根据地址表中的安全状态的地址，在 AutoShop 软件中的 MAIN 表中添加监控地址 _IP1_27;

根据地址表中的安全状态的地址，在 AutoShop 软件中的 MAIN 表中添加监控地址 _IP1_27，该地址读取到了值为1，表示机器臂正处于正常运行模式(Normal)；

5.2.3 通用线圈(Robot => PLC)：

setBoolOutput(0,true)，将 PLC slot_4 起始地址第一个 bool 量置为 true。

根据地址表中的第一个通用线圈(Robot => PLC)的地址，在 AutoShop 软件中的 MAIN 表中添加监控地址 _IP1_48;

在 AutoShop 软件中的 MAIN 表中添加监控地址 _IP1_48,此时监控的数据为0，即表示为 false, 过1s后，监控的数据为1，即表示为 true,可以看到监控的数据在0和1之间变换；

5.2.4 通用保持寄存器(Robot => PLC)：

setInt16Register(32,183)，将 PLC slot_4 保持寄存器 ( slot_4 第9个字节作为保持寄存器起始地址) 第一个数据写入值183，其中 setInt16Register 的起始地址为 32， 过1s后，再将数据改为99。

根据地址表中的第一个通用寄存器(Robot => PLC)的地址，在 AutoShop 软件中的 MAIN 表中添加监控地址 _IP1_56;

在 AutoShop 软件中的 MAIN 表中添加监控地址 _IP1_56,此时监控的数据为183，过1s后，监控的数据变为99；可以看到监控的数据在183和99变换；

5.2.5 通用线圈(PLC => Robot)：

根据地址表中的第一个通用线圈(PLC => Robot)的地址，在 AutoShop 软件中的 MAIN 表中添加监控地址 _IP1_88;

在 AutoShop 软件中的 MAIN 表中对地址 _IP1_88 写入1；

bool0 = getBoolInput(0)，读取 PLC slot_5 起始地址第一个 bool 量，并保存在变量 bool0 中，此时读到PLC的对应地址的值为 true;

5.2.6 通用保持寄存器(PLC => Robot)：

根据地址表中的第一个通用寄存器(PLC => Robot)的地址，在 AutoShop 软件中的 MAIN 表中添加监控地址 _IP1_96;

在 AutoShop 软件中的 MAIN 表中对地址 _IP1_96 写入100；

tmp0 = getInt16Register(0)，机器人读取 PLC slot_5 的第9个字节开始的第一个 寄存器(16Bit) ，并保存在变量tmp0 中, 此时读到PLC的对应地址的值为 100;

常见问题

1. 通讯失败

（1）检查硬件接线是否正确，网线及串口线是否有松动，网关和 PLC 的电源线是否松动；
（2）若接线没有问题IP设置正确，PLC仍然无法扫描到，查看最新的ICM运行日志，若出现如下报 错，表示可能是网关配置中串口号错误或串口线存在问题；

（3）进入机器人终端查看能否 ping 通网关和 PLC，若ping不通网关说明机器人与网关之间IP设置存在问题，能ping通网关ping不通PLC说明PLC与网关IP设置存在问题，网关与PLC 连接成功后，蓝灯亮起，网关无红灯亮起；

注意： 保证ARCS软件—网关配置—PLC的IP地址在同一网段，例如网关IP配置为192.168.0.100，ARCS软件则设置IP为192.168.0.12，PLC为192.168.0.33，前三位网络位必须一致，最后一位主机位不能一致，子网掩码统一为255.255.255.0，网关统一为192.168.0.1

（4）查看 ICM 的运行日志，出现如下日志时，说明网关服务运行正常，否者，有问题；

（5）ICM 自动生成的配置文件不能直接用，需按照实际情况配置，配置参考如下：

2. 通讯成功，读取数据错误

（1）数据变化，但是结果不正确，需要对配置文件 littleEndian 项进行修改，看看是否选错大小端；
（2）数据不变化，但是 ICM 服务进程正在执行，需重启 ARCS 软件，并观察日志最后一行，出现 AUBO-ICM is Running 代表服务已启动，并与网关正在进行数据传输；