NGHIÊN CỨU VỀ TRUYỀN THÔNG PROFINET THỜI GIAN THỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN PHỐI HỢP HAI ROBOT KUKA KR6 R700 Z200 BẰNG PLC SIMATIC S7-1200

Tóm tắt

Nghiên cứu này trình bày việc xây dựng và kiểm chứng một hệ thống truyền thông PROFINET Real-Time (RT) nhằm điều khiển phối hợp hai robot SCARA KUKA KR6 R700 Z200 sử dụng PLC SIMATIC S7-1200 trong một cell làm việc có băng tải chung. Hệ thống được triển khai dựa trên kiến trúc PROFINET với PLC đóng vai trò IO-Controller và các robot SCARA hoạt động như IODevice, giao tiếp thông qua bộ điều khiển KRC5 micro và giao diện Auto-External. Quá trình cấu hình được thực hiện bằng phần mềm TIA Portal và KUKA WorkVisual, bao gồm nhập tệp GSDML, ánh xạ tín hiệu I/O chu kỳ và thiết lập thời gian cập nhật mạng. Cơ chế điều phối dựa trên token trong PLC được sử dụng để đảm bảo hai robot vận hành luân phiên, tránh chồng lấn vùng làm việc và duy trì thông lượng ổn định. Hiệu năng hệ thống được đánh giá thông qua phép đo độ trễ khứ hồi (ping-pong) và phân tích telegram PROFINET RT bằng Wireshark. Kết quả cho thấy độ trễ truyền thông trung bình khoảng 8 ms và jitter nhỏ hơn 2 ms trong quá trình vận hành đồng thời của hai robot. Các kết quả này chứng minh rằng PROFINET RT cung cấp khả năng truyền thông mang tính quyết định và đủ độ ổn định để điều phối nhiều robot SCARA trong các cell sản xuất nhỏ gọn.

Title

A STUDY OF REAL-TIME PROFINET COMMUNICATION AND COORDINATED CONTROL OF DUAL KUKA KR6 R700 Z200 ROBOTS USING SIMATIC S7-1200 PLC

Abstract

This study presents the implementation and validation of a PROFINET Real-Time (RT) communication system for the coordinated control of two KUKA KR6 R700 Z200 SCARA robots using a SIMATIC S7-1200 programmable logic controller (PLC). The experimental cell consists of two SCARA robots sharing a conveyor workspace and communicating cyclically with the PLC through PROFINET. The robots operate in Auto-External mode, allowing the PLC to manage their execution states using a small set of deterministic I/O signals such as DRIVES_ON, MOVE_ENABLE, and EXT_START, while the robot controller handles motion planning internally. The system is configured using TIA Portal and KUKA WorkVisual, including GSDML integration, device naming, and cyclic I/O mapping. A token-based coordination strategy implemented in the PLC ensures that the robots operate sequentially and avoid workspace conflicts while maintaining stable throughput. System performance is evaluated using a PLC-based ping-pong latency test and PROFINET RT telegram analysis captured with Wireshark. Experimental results show an average round-trip latency of approximately 8 ms and network jitter below 2 ms during simultaneous robot operation. These results demonstrate that PROFINET RT provides sufficiently deterministic communication to support reliable coordination of multiple SCARA robots in compact industrial automation cells.