智能产线总控 (综合案例)

Name: Darra Software PLC
Author: Darra

一套 Darra Runtime, 一张 EtherCAT 链, 管住整条 3C 电子智能产线。

本案例覆盖 5 工位 × 3 机器人 × 18 伺服 × 2 套视觉, 并通过 OPC UA + REST 向上层 MES/SCADA 暴露生产数据, 总投资约 ¥ 110 万/条, 把传统"多台 PLC + 独立 SCADA + 协议网关 + 运动卡 SDK"的多套拼装整合到单 Runtime。MES/SCADA 仍是独立的上层系统。

一、设备简介

1.1 产线定位

客户: 华东某消费电子代工厂 (江苏昆山), 代工无线耳机 / 智能手环外壳及总装
产品: 3C 电子消费品, 工件尺寸 ≤ 100mm × 60mm × 20mm, 重量 ≤ 300g
产能目标: 日产 2,500 件, 单件节拍 13.5 秒, 综合良率 ≥ 99%
人力目标: 单线 3 人 (原 15 人)

1.2 系统规模

项	数量	说明
工位总数	5	上料 / CNC / 机器人组装 / 视觉 / 贴标打包
机器人	3 台	六轴 (上料 1 + 组装 1 + 打包 1)
伺服轴	18 轴	CNC 3 轴 × 2 + 传送带 × 4 + 贴标 2 轴 + 其他
EtherCAT 从站	约 40 个	含伺服 + 远程 IO + 安全 IO
本地 IO	约 200 点	工位 IO, 每工位 32DI/32DO/8AI/4AO
视觉	2 套	装配到位 + 外观 AOI
HMI	5 + 1	工位触摸屏 × 5 + 车间大屏 × 1
上层系统对接	2 套	上层 MES (REST) + 上层 ERP (OPC UA), 均为独立的第三方系统

1.3 节拍与可用率

指标	目标	实测
单件节拍	≤ 15 s	13.5 s
EtherCAT 周期	1 ms	1 ms (抖动 ≤ 10μs)
MES 上报延迟	≤ 500 ms	320 ms
系统可用率	≥ 98%	99.1%
MTBF	≥ 720 h	约 900 h
断电恢复	≤ 10 s 接续	8 s
断网独立运行	≥ 72 h	本地缓存 + 恢复补传

二、项目模块组成

本案例的核心项目模块按"物理工位 + 逻辑对象"两层组织。整线运行在同一个 Darra Runtime 工程里, 所有工位的 FB 共享一份全局变量表。

2.1 工艺流程

上料工位 — AGV 送料盘到工位, R1 扫码后抓料到传送带, UID 写入 T_Station[1].sCurrentUID
CNC 工位 — 三轴 CNC 对外壳倒角/开孔, 主轴转速采集, 加工参数入库
组装工位 — R2 搬放主板 + 电池, 力控插入 (协作机器人 FR5)
视觉工位 — 双相机: 上方 AOI + 侧方装配到位, 深度学习模型分类 NG 原因
贴标打包 — 喷码机打 UID, R3 将成品放入料盘, 满盘后 AGV 拉走

2.2 逻辑对象

对象	数量	类型	职责
`T_Station`	5	UDT	工位状态 / UID / 节拍 / 计数
`T_Robot`	3	UDT	机器人姿态 / 程序 / 状态
`T_Conveyor`	4	UDT	传送带速度 / 到位信号
`T_Vision`	2	UDT	触发 / 结果 / 置信度
`T_MES`	1	UDT	工单 / Token / 上报队列
`T_Alarm`	256	队列	L1~L4 分级报警

三、机械装配架构

3.1 产线布局

        AGV 来料口
             │
             ▼
    ┌──────────────────┐    ┌──────────────────┐
    │ 工位 1 上料       │    │ 工位 2 CNC        │
    │ R1 (ER6-1600)    │───▶│ 3 轴 CNC × 2      │
    │ 32 DI/32 DO      │    │ 32 DI/32 DO + 4AI │
    └──────────────────┘    └──────────────────┘
             │                       │
             └──────▶ 传送带 Conv1 ◀──┘
                        │
                        ▼
    ┌──────────────────┐    ┌──────────────────┐
    │ 工位 3 组装       │    │ 工位 4 视觉       │
    │ R2 (FR5 协作)    │───▶│ AOI + 装配到位    │
    │ 力控插入         │    │ 海康相机 + GPU    │
    └──────────────────┘    └──────────────────┘
             │                       │
             └──────▶ 传送带 Conv3 ◀──┘
                        │
                        ▼
            ┌──────────────────┐
            │ 工位 5 贴标打包   │
            │ R3 (ER6B-C10)    │──▶ AGV 出料口
            │ 喷码 + 贴标       │
            └──────────────────┘

3.2 工件流向

料盘进入上料工位 → 扫码读取原料 UID
R1 抓取单件 → 放置 Conv1 → 传送到 CNC 工位
CNC 夹具定位 → 三轴加工 → 释放至 Conv2
R2 取件到组装台 → 放置主板 → 力控插入电池 → 释放至 Conv3
Conv3 到达视觉工位 → 双相机同步拍照 → OK 件进入 Conv4, NG 件进入返工道
Conv4 到达贴标 → 喷码机打 UID → R3 抓到出料盘

3.3 机械精度要求

工位	重复精度	备注
工位 1 R1	±0.1 mm	抓取料盘孔位
工位 2 CNC	±0.02 mm	精密加工
工位 3 R2	±0.05 mm	力控装配
工位 5 R3	±0.2 mm	装箱, 精度要求低

四、程序架构

整线只跑一个 Darra Runtime, 但逻辑上划分为多个 OB (Organization Block) 与 FB (Function Block), 并通过 DarraSync 共享变量给 HMI / 中控 / 云端。

4.1 OB 分层

4.2 FB 清单

FB	作用	周期
`FB_SafetyChain`	急停 / 安全门 / 光栅检查	1 ms
`FB_Station1_Loading`	上料状态机	1 ms
`FB_Station2_CNC`	CNC 工艺控制	1 ms
`FB_Station3_Assembly`	组装状态机 + 力控	1 ms
`FB_Station4_Vision`	视觉触发 + 结果读取	1 ms
`FB_Station5_Packing`	贴标打包	1 ms
`FB_ConveyorSync`	传送带节拍同步	1 ms
`FB_RobotGroup`	3 机器人协同	1 ms
`FB_MESUpload`	REST 上报	100 ms
`FB_OPCPublish`	OPC UA 发布	100 ms
`FB_AlarmScan`	报警扫描 + 推送	1 s
`FB_DatabaseLog`	追溯数据入库	1 s
`FB_SAPSummary`	SAP 汇总上报	10 s

4.3 多工位 DarraSync

本案例使用单 Runtime, DarraSync 仅用于 HMI 与 Runtime 之间的变量订阅。对于后续扩容到多 PLC 域的场景, DarraSync 会跨 Runtime 以 200ms 周期同步 T_Station / T_Robot / T_MES 这些关键 UDT, 见第八节。

五、硬件 BOM

5.1 控制主机

项	型号	数量	单价 (¥)	小计 (¥)
工控机	研华 ARK-3520L (i7-9700 / 32GB DDR4 / 512GB NVMe)	1	12,800	12,800
工位触摸屏	研华 TPC-1881WP 21.5"	5	6,500	32,500
车间大屏	创维 55" 商用屏 + 壁挂	1	5,200	5,200
UPS 在线式	山特 C2K 2000VA	1	3,500	3,500

5.2 伺服与电机

项	型号	数量	单价 (¥)	小计 (¥)
伺服驱动	汇川 SV660N (CiA 402 / 400W)	18	3,200	57,600
伺服电机	汇川 ISMH1-40B30 (400W 绝对值)	18	2,800	50,400
行星减速机	纽卡特 PLE 系列	18	1,200	21,600

5.3 机器人

项	型号	数量	单价 (¥)	小计 (¥)
上料机器人	埃斯顿 ER6-1600 (6kg / 臂展 1600)	1	48,000	48,000
组装机器人	法奥意威 FR5 (5kg 协作 / 力控)	1	68,000	68,000
打包机器人	埃夫特 ER6B-C10 (6kg 经济型)	1	42,000	42,000
电动夹爪	大寰 PGE-50	3	4,500	13,500

5.4 IO 与分布式

项	型号	数量	单价 (¥)	小计 (¥)
远程 IO (工位)	汇川 GL10-EC / 32DI + 32DO + 8AI + 4AO	5	4,200	21,000
安全 IO (FSoE)	汇川 GL10-FSO	2	5,600	11,200
光电 / 接近开关	倍加福 / 欧姆龙	60	120	7,200
急停 / 安全光栅	SICK + 欧姆龙	10	1,800	18,000

5.5 视觉与外设

项	型号	数量	单价 (¥)	小计 (¥)
装配到位相机	海康 MV-CA050-12GM + 镜头	1	5,800	5,800
AOI 相机	海康 MV-CH120-10UM 1200W	1	18,000	18,000
视觉光源	CCS LDL 条形 + 环形	4	1,200	4,800
AI 视觉工控机	研华 MIC-710AI	1	15,000	15,000
扫码枪	海康 MV-ID2013M	3	1,600	4,800
喷码机	Leadtech CIJ	1	18,000	18,000
贴标机	申豪 SH-230	1	12,000	12,000

5.6 网络与辅件

项	型号	数量	单价 (¥)	小计 (¥)
工业交换机	华为 S1700-16G 非管理	2	2,000	4,000
光纤收发器	海康	2	480	960
电气柜	定制 1.8m × 2.0m	1	18,000	18,000
线缆 / 接插	菲尼克斯 + 威琅	1 批	12,000	12,000
安装工时	自有	1	35,000	35,000

5.7 Darra 软件授权

项	说明	单价 (¥)	小计 (¥)
Darra Runtime (终端)	单工控机永久授权	35,000	35,000
Darra IDE	工程师开发	15,000	15,000
DarraCloud 年费	远程运维 + 数据备份	3,600/年	3,600

5.8 预算总表

大项	小计 (¥)
控制主机	54,000
伺服 / 电机	129,600
机器人	171,500
IO / 安全	57,400
视觉 / 外设	78,400
网络 / 辅件 / 安装	69,960
Darra 软件	53,600
硬件 + 软件小计	614,460
调试与实施 (1 工程师 × 45 天 + 差旅)	60,000
备件与风险预留	60,000
项目总计 (不含税)	≈ 734,460
对外含税报价	≈ ¥ 1,100,000 (110 万)

六、IO 模块配置

6.1 IO 模块清单 (按工位)

工位	模块	型号	DI	DO	AI	AO	安全
工位 1 上料	IO-S1	汇川 GL10-EC	32	32	8	4	—
工位 2 CNC	IO-S2	汇川 GL10-EC	32	32	8	4	—
工位 3 组装	IO-S3	汇川 GL10-EC	32	32	8	4	—
工位 4 视觉	IO-S4	汇川 GL10-EC	32	32	8	4	—
工位 5 贴标	IO-S5	汇川 GL10-EC	32	32	8	4	—
产线安全	SAFE-1	汇川 GL10-FSO	—	—	—	—	FSoE 8 路
机器人围栏	SAFE-2	汇川 GL10-FSO	—	—	—	—	FSoE 8 路

合计: 160 DI + 160 DO + 40 AI + 20 AO + 16 FSoE。

6.2 IO 地址分配 (节选)

地址	类型	符号	说明
%IX0.0	DI	g_EmergencyStop	总急停 (硬接 FSoE)
%IX0.1	DI	g_SafetyGateAll	安全门总开关
%IX10.0	DI	g_S1.bArrive	工位 1 工件到位光电
%IX10.1	DI	g_S1.bMaterialReady	工位 1 料盘到位
%IX10.2	DI	g_S1.bDone	工位 1 完成按钮
%IX10.3	DI	g_S1.bMaterialLow	料盘余量低
%IX20.0	DI	g_S2.bCNCAtHome	CNC 回零到位
%IX20.1	DI	g_S2.bSpindleOK	主轴就绪
%IX30.0	DI	g_S3.bPartInJig	组装工装有料
%IX30.1	DI	g_S3.bForceReady	力控就绪
%IX40.0	DI	g_S4.bVisionTrigReady	视觉相机就绪
%IX50.0	DI	g_S5.bPrinterOK	喷码机就绪
%QX0.0	DO	g_LineEnable	产线使能
%QX10.0	DO	g_S1.bConvStart	工位 1 传送带启动
%QX10.1	DO	g_S1.bWarnLight	工位 1 报警灯
%QX20.0	DO	g_S2.bSpindleRun	CNC 主轴启动
%QX30.0	DO	g_S3.bClampClose	工装夹紧
%QX40.0	DO	g_S4.bVisionTrigger	视觉触发信号
%QX50.0	DO	g_S5.bPrinterTrigger	喷码触发
%IW100	AI	g_S2.rSpindleCurrent	主轴电流反馈
%IW102	AI	g_S3.rForceZ	Z 向装配力
%QW100	AO	g_S2.rSpindleSetFreq	主轴频率设定
%QW102	AO	g_S5.rConvSpeed	出料传送带速度

6.3 IO 用途分工 (工位间交接)

交接	上游信号	下游信号	握手方式
工位 1 → 工位 2	`S1.bDone` (DO) + UID 通过 DarraSync	`S2.bReadyReceive` (DI)	边沿 + 握手变量
工位 2 → 工位 3	`S2.bDone` + 加工参数 `S2.Params`	`S3.bReadyReceive`	同上
工位 3 → 工位 4	`S3.bDone` + 装配到位 flag	`S4.bVisionReady`	DarraSync UDT
工位 4 → 工位 5	`S4.bOK` / `S4.bNG` + `sCategory`	`S5.bReadyPack` / `S5.bReadyReject`	NG 自动分流
工位 → 机器人	`S3.bRequestPick` → `R2.bJobStart`	`R2.bJobDone` → `S3.bPartInJig`	机器人握手
工位 → MES	`g_Mes.ProductionQueue[]`	`g_Mes.AckQueue[]`	缓冲队列

6.4 数据绑定 (多机器人 + 多 PLC)

# DarraSync 配置 (本案例: 1 Runtime + HMI 多终端)
syncGroups:
  - name: PROD_Pub        # 产线向 HMI 发布
    direction: Publish
    target: HMI_*         # 通配 5 工位屏 + 中控大屏
    interval: 200ms
    variables:
      - g_Station[1..5]
      - g_Robot[1..3]
      - g_Conveyor[1..4]
      - g_Vision[1..2]
      - g_Mes
      - g_Alarm.ActiveList[1..32]

  - name: CMD_Sub         # HMI 向产线下发命令
    direction: Subscribe
    source: HMI_MAIN
    interval: 100ms
    variables:
      - g_Cmd.bLineEnable
      - g_Cmd.bPauseLine
      - g_Cmd.bResetAlarm
      - g_Cmd.sWorkOrder

  - name: CLOUD_Pub       # 关键数据上云
    direction: Publish
    target: DarraCloud
    interval: 1s
    encryption: TLS_1_3
    variables:
      - g_Production
      - g_OEE
      - g_EnergyMeter
      - g_Alarm.HistoryBuffer[1..64]

机器人绑定: 三台机器人的驱动器都挂在同一条 EtherCAT 上, 通过 Darra 内置机器人对象屏蔽 ER6 / FR5 / ER6B 的指令差异, 上层代码可以只用 Robot_CallProgram(g_Robot[i], nProgramId) 调用。

七、核心数据结构

7.1 工位状态

TYPE T_Station :
STRUCT
    nId              : INT;                  // 工位号 1..5
    eState           : E_StationState;       // 见下
    bArrive          : BOOL;                 // 工件到位
    bReady           : BOOL;                 // 准备好出料
    bFault           : BOOL;                 // 工位故障
    sCurrentUID      : STRING(32);           // 当前工件 UID
    dtStartTime      : DT;                   // 加工开始
    dtEndTime        : DT;                   // 加工结束
    rCycleTime       : REAL;                 // 本次节拍 (秒)
    nTodayCount      : DINT;                 // 今日产量
    nTodayNg         : DINT;                 // 今日不良
    rYield           : REAL;                 // 良率
    Params           : ARRAY[1..16] OF REAL; // 工艺参数
END_STRUCT
END_TYPE

TYPE E_StationState :
(
    Idle       := 0,
    Waiting    := 1,
    Processing := 2,
    Done       := 3,
    Fault      := 9
);
END_TYPE

7.2 机器人

TYPE T_Robot :
STRUCT
    nId              : INT;
    sModel           : STRING(16);           // ER6 / FR5 / ER6B
    eState           : E_RobotState;
    bHomed           : BOOL;
    bReady           : BOOL;
    bBusy            : BOOL;
    rPos             : ARRAY[1..6] OF REAL;  // 当前六轴
    rTarget          : ARRAY[1..6] OF REAL;  // 目标六轴
    nCurrentProgram  : INT;                  // 当前程序号
    rGripperForce    : REAL;                 // 夹爪力
    sFaultMsg        : STRING(120);
END_STRUCT
END_TYPE

7.3 视觉

TYPE T_Vision :
STRUCT
    nId              : INT;
    bTrigger         : BOOL;
    bDone            : BOOL;
    bResult          : BOOL;                 // TRUE=OK
    sCategory        : STRING(32);           // 缺陷分类
    rScore           : REAL;                 // 置信度 0.0~1.0
    sImagePath       : STRING(240);          // 图像存档
    dtTimestamp      : DT;
END_STRUCT
END_TYPE

7.4 MES 工单

TYPE T_MES :
STRUCT
    bOnline          : BOOL;
    sBaseUrl         : STRING(80);           // http://mes.local/api
    sToken           : STRING(240);          // JWT
    sWorkOrder       : STRING(32);           // WO20260417001
    sProductModel    : STRING(24);
    nOrderQty        : DINT;
    nProducedQty     : DINT;
    nNgQty           : DINT;
    dtLastSync       : DT;
    nFailCount       : INT;
    LocalBuffer      : ARRAY[1..512] OF T_MesBufferItem;
END_STRUCT
END_TYPE

7.5 产品追溯 (UID 关联)

TYPE T_ProductTrace :
STRUCT
    sUID             : STRING(32);           // 全程不变
    sWorkOrder       : STRING(32);
    sModel           : STRING(24);
    dtStartLine      : DT;
    dtEndLine        : DT;
    StationRecords   : ARRAY[1..5] OF T_StationRecord;
    VisionRecords    : ARRAY[1..2] OF T_VisionResult;
    sOperator        : STRING(16);
    bFinalOK         : BOOL;
    sFinalRemark     : STRING(200);
END_STRUCT
END_TYPE

TYPE T_StationRecord :
STRUCT
    nStationId       : INT;
    dtIn             : DT;
    dtOut            : DT;
    rCycleTime       : REAL;
    Params           : ARRAY[1..16] OF REAL;
    sMachineLog      : STRING(200);
END_STRUCT
END_TYPE

八、核心程序代码

8.1 主循环 (OB1)

PROGRAM OB1
VAR
    i : INT;
    bLineRun : BOOL;
END_VAR

// 1) 安全联锁 (最高优先级, 不允许被延迟)
FB_SafetyChain();
IF NOT g_Safety.bLineSafe THEN
    FOR i := 1 TO 3 DO
        Robot_Stop(g_Robot[i]);
    END_FOR;
    FOR i := 1 TO 5 DO
        g_Station[i].eState := E_StationState.Fault;
    END_FOR;
    g_LineEnable := FALSE;
    RETURN;
END_IF;

// 2) 产线使能逻辑
bLineRun := g_LineEnable
        AND g_Mes.bOnline
        AND (g_Mes.sWorkOrder <> '')
        AND g_Mes.nProducedQty < g_Mes.nOrderQty;

// 3) 各工位状态机 (单 Runtime 下, 这里就是"并发")
IF bLineRun THEN
    FB_Station1_Loading(g_Station[1]);
    FB_Station2_CNC(g_Station[2]);
    FB_Station3_Assembly(g_Station[3]);
    FB_Station4_Vision(g_Station[4]);
    FB_Station5_Packing(g_Station[5]);
    FB_ConveyorSync(g_Station, g_Conveyor);
END_IF;
END_PROGRAM

8.2 工位 1: 上料 + UID 绑定

FUNCTION_BLOCK FB_Station1_Loading
VAR_IN_OUT
    st : T_Station;
END_VAR
VAR
    tWait : TON;
END_VAR

CASE st.eState OF
    E_StationState.Idle:
        IF st.bArrive AND g_Robot[1].bReady THEN
            // 1) 扫码绑定 UID
            st.sCurrentUID := ScanBarcode(1);
            IF st.sCurrentUID = '' THEN
                Alarm_Raise(AlarmId.ScanFail, '工位 1 扫码失败');
                RETURN;
            END_IF;

            // 2) 创建追溯记录
            Trace_Create(st.sCurrentUID, g_Mes.sWorkOrder, g_Mes.sProductModel);

            // 3) 启动机器人取料程序
            st.dtStartTime := NOW();
            Robot_CallProgram(g_Robot[1], 101);
            st.eState := E_StationState.Processing;
        END_IF;

    E_StationState.Processing:
        IF g_Robot[1].bReady AND NOT g_Robot[1].bBusy THEN
            st.eState := E_StationState.Done;
        END_IF;

    E_StationState.Done:
        st.dtEndTime := NOW();
        st.rCycleTime := DT_DIFF_S(st.dtEndTime, st.dtStartTime);
        st.nTodayCount := st.nTodayCount + 1;

        // 4) 工位记录入追溯 + 交接给工位 2
        Trace_RecordStation(st.sCurrentUID, 1, st);
        g_HandOff[1].sUID := st.sCurrentUID;
        g_HandOff[1].bRequest := TRUE;

        st.sCurrentUID := '';
        st.eState := E_StationState.Idle;

    E_StationState.Fault:
        // 工位故障: 停下, 等待手动恢复
        ;
END_CASE
END_FUNCTION_BLOCK

8.3 工位 3: 力控组装

FUNCTION_BLOCK FB_Station3_Assembly
VAR_IN_OUT
    st : T_Station;
END_VAR

CASE st.eState OF
    E_StationState.Idle:
        IF g_HandOff[2].bRequest THEN
            st.sCurrentUID := g_HandOff[2].sUID;
            g_HandOff[2].bRequest := FALSE;
            Robot_CallProgram(g_Robot[2], 301);    // 取主板+电池
            st.dtStartTime := NOW();
            st.eState := E_StationState.Processing;
        END_IF;

    E_StationState.Processing:
        // 力控装配: 监控 Z 向插入力
        IF g_S3.rForceZ > 25.0 THEN
            // 力过大, 暂停机器人, 报警等待
            Robot_Pause(g_Robot[2]);
            Alarm_Raise(AlarmId.ForceOverload, '组装力过大');
        ELSIF g_Robot[2].bReady THEN
            st.eState := E_StationState.Done;
        END_IF;

    E_StationState.Done:
        st.dtEndTime := NOW();
        st.rCycleTime := DT_DIFF_S(st.dtEndTime, st.dtStartTime);
        Trace_RecordStation(st.sCurrentUID, 3, st);
        g_HandOff[3].sUID := st.sCurrentUID;
        g_HandOff[3].bRequest := TRUE;
        st.sCurrentUID := '';
        st.eState := E_StationState.Idle;
END_CASE
END_FUNCTION_BLOCK

8.4 MES 对接 (REST + OPC UA 双通道)

FUNCTION_BLOCK FB_MESUpload
VAR
    req : HTTP_Request;
    rsp : HTTP_Response;
    sBody : STRING(1024);
    i : INT;
END_VAR

// OPC UA: 由 Runtime 自动发布, 无需代码
// 只需在 IDE 里把 g_Station[*] / g_Robot[*] / g_Production 勾选为 OPC Exposed

// REST: 每件成品上报 (工位 5 完成时触发)
IF g_Station[5].eState = E_StationState.Done AND g_Station[5].bFlagReport THEN
    sBody := '{"uid":"'      + g_Station[5].sCurrentUID
          + '","workorder":"' + g_Mes.sWorkOrder
          + '","model":"'     + g_Mes.sProductModel
          + '","ts":"'        + DT_TO_ISO(NOW())
          + '","cycle":'      + REAL_TO_STR(g_Station[5].rCycleTime)
          + ',"status":"'     + BOOL_TO_STR(g_Trace.bFinalOK, 'OK', 'NG')
          + '"}';

    req.Url := g_Mes.sBaseUrl + '/api/production/report';
    req.Method := 'POST';
    req.Body := sBody;
    req.Header['Content-Type'] := 'application/json';
    req.Header['Authorization'] := 'Bearer ' + g_Mes.sToken;
    req.TimeoutMs := 1500;

    HTTP_Post_Async(req, rsp);                 // 不阻塞主周期

    IF rsp.bDone THEN
        IF rsp.StatusCode = 200 THEN
            g_Mes.nProducedQty := g_Mes.nProducedQty + 1;
            g_Mes.dtLastSync := NOW();
            g_Station[5].bFlagReport := FALSE;
        ELSE
            g_Mes.nFailCount := g_Mes.nFailCount + 1;
            // 失败缓存本地
            MES_BufferToLocal(sBody);
            Alarm_Raise(AlarmId.MES_Fail, 'MES 上报失败 code=' + INT_TO_STR(rsp.StatusCode));
        END_IF;
    END_IF;
END_IF;

// 断网恢复: 扫描本地缓存, 批量补传
IF g_Mes.bOnline AND g_Mes.LocalBuffer[1].bValid THEN
    FOR i := 1 TO 16 DO
        IF g_Mes.LocalBuffer[i].bValid THEN
            MES_Resend(g_Mes.LocalBuffer[i]);
        END_IF;
    END_FOR;
END_IF;
END_FUNCTION_BLOCK

8.5 机器人程序 (埃斯顿 ER6 取料)

PROGRAM Robot1_P101
VAR
    pHome     : E6POS := (A1:=0,   A2:=-30, A3:=60, A4:=0, A5:=90, A6:=0);
    pPick     : E6POS := (A1:=45,  A2:=-20, A3:=80, A4:=0, A5:=70, A6:=45);
    pDrop     : E6POS := (A1:=-30, A2:=-10, A3:=50, A4:=0, A5:=60, A6:=-30);
    pApproach : E6POS;
END_VAR

pApproach := pPick;
pApproach.Z := pApproach.Z + 30;      // 上方 30mm

MOVJ(pHome, 50);
WAIT_READY();

MOVL(pApproach, 800);
GripperOpen();
MOVL(pPick, 200);
GripperClose();
WAIT(80);

MOVL(pApproach, 200);
MOVL(pDrop, 800);
GripperOpen();
WAIT(50);

MOVJ(pHome, 80);
SetOutput(DO_Robot1_Done, TRUE);
END_PROGRAM

Darra 机器人对象屏蔽品牌差异, 上面代码在埃斯顿 / 法奥 / 埃夫特都能跑, 换机器人只换驱动映射。

九、运行与调试

9.1 首次上电顺序

柜内 24V 合闸, 检查 UPS 指示灯绿色
工控机开机, 等待 Darra Runtime 自启
打开 IDE, 下载工程 → BuildAll → Deploy
远程 IO 上电, 确认 EtherCAT 链路全部 OP 状态
伺服使能, 手动模式单轴点动测试
机器人单独上电, 回零, 示教关键点 (pHome / pPick / pDrop)
单工位手动测试 → 全线手动联动 → 单件自动 → 连续自动

9.2 调试工具

工具	作用
Darra IDE 变量监视	实时监控 UDT 所有字段
OB1 时序分析	查看每个 FB 的 CPU 用时, 找到热点
EtherCAT 诊断	每个从站的错误计数 / WKC / DC 偏差
HMI 录像回放	故障时回放最近 30 分钟的变量曲线
DarraCloud 远程	异地工程师查看实时数据
日志文件	`%AppData%/DarraRuntime/logs/*.log`

9.3 常见问题处理

现象	检查	处理
EtherCAT 周期抖动 > 10μs	核隔离是否启用	检查 `Darra_Runtime.ini` 的 `IsolatedCore=1`
工位 3 力控报警频繁	Z 向零点偏移	重新校零, 检查 `S3.rForceZ` 基线
MES 上报失败	网络 + Token	`curl -X POST ... -H "Authorization: ..."` 独立验证
视觉结果延迟 > 500ms	GPU 负载	降低推理精度 FP16, 或换 FP32 Batch 1
扫码读不到	光照 / 角度	调整光源或重贴码
机器人示教漂移	机械松动	重新 TCP 标定

9.4 性能调优检查表

EtherCAT 报文延迟 < 80μs
OB1 总用时 < 600μs (余量 > 400μs)
OB10 MES 调用平均 < 50ms
视觉端到端 < 300ms
机器人路径无空走 > 2s
传送带速度与下游节拍匹配 (不顶料 / 不空等)

十、Darra 功能对照表

项目需求	Darra 功能	模块
EtherCAT 1ms 主站	Darra EtherCAT Master	Runtime 内置
5 工位并发状态机	Darra PLC Runtime 多任务	OB / FB
3 机器人协同	Darra 机器人对象 + Robot_MoveSync	内置
六轴插补	Darra MC_MoveLinearAbs	MC 库
力控装配	Darra ForceControl FB	协作机器人对接
本地 HMI	Darra HMI 设计器 + 终端运行时	IDE
车间大屏	Darra Web HMI / 大屏模式	Runtime
视觉 TCP 对接	Darra TcpServer + JSON 解析	内置
视觉 Python 推理	Darra Python FFI	AI 插件
OPC UA Server	Darra 内置 OPC UA	Runtime
REST 上报	Darra HTTP Client 对象	内置
追溯入库	Darra PostgreSQL / SQLite 对象	数据库插件
配方管理	Darra Recipe 对象	IDE
工单接收 / 执行回报	Darra REST/OPC UA 对接 (工单由上层 MES 下发)	内置
报警分级推送	Darra AlarmMgr + WebHook 企业微信	内置
云端备份	DarraCloud	云服务
远程运维	DarraCloud 反向隧道	云服务
多工位变量同步	DarraSync	内置
本地多进程	DarraIPC	内置
AI 辅助 SCL	DarraAI (中文 NL → SCL)	IDE 插件
断电恢复	Darra Retain 变量 + 持久化	Runtime

十一、项目总结

11.1 交付结果

6 条产线全部投产, 单条节拍 13.5 秒 (原 20 秒)
日产 2,500 件/线 (原 1,800 件)
综合良率 99.2% (原 95.8%)
人力 3 人/线 (原 15 人/线)
单线 ROI 18 个月

11.2 产品价值体现

硬件国产化: 工控机 / IO / 伺服 / 机器人 / 交换机 100% 国产, 供应链安全
软件统一: 一份 Darra 工程文件涵盖 PLC + 机器人 + HMI + 数据库, 并统一对接上层 MES
集成提速: 1 名工程师 45 天完工, 原本需要 3 工种 6 个月
维护简单: 维护团队只需要熟悉 Darra IDE, 不再需要同时掌握编程 / 组态 / 协议网关等多套工具
迭代灵活: 新增工位 1 天完成, 在同一工程里加一个 T_Station 实例 + 机器人对象即可

11.3 关键经验

国产伺服 (汇川 SV660N) 跑 EtherCAT 1ms 稳定性完全可用
机器人对象抽象让"品牌不重要", 客户按预算混搭三家机器人
DarraCloud 让异地 7×24 支持成为可能, 外地工程师不用频繁出差
OPC UA + REST 双通道, 主机厂 MES / ERP 都能兼容
追溯 UID 贯穿工位 1 到工位 5, 每个 FB 都写 Trace_RecordStation, 结构统一

11.4 下一步扩展

增加 工位 6 在线老化, 对贴标后的成品做 15 分钟通电老化测试
接入 工厂能耗管理系统, 每工位电表上传, 实现 kWh/件指标
大屏增加 AI 产能预测, 基于历史数据预测明日产能 / 报工
接入 工艺 SPC 分析, CNC 主轴电流曲线做统计过程控制

相关案例: 汽车发动机装配线 | 半导体晶圆搬运 — 大型综合产线 + DarraSync 同步。

一、设备简介​

1.1 产线定位​

1.2 系统规模​

1.3 节拍与可用率​

二、项目模块组成​

2.1 工艺流程​

2.2 逻辑对象​

三、机械装配架构​

3.1 产线布局​

3.2 工件流向​

3.3 机械精度要求​

四、程序架构​

4.1 OB 分层​

4.2 FB 清单​

4.3 多工位 DarraSync​

五、硬件 BOM​

5.1 控制主机​

5.2 伺服与电机​

5.3 机器人​

5.4 IO 与分布式​

5.5 视觉与外设​

5.6 网络与辅件​

5.7 Darra 软件授权​

5.8 预算总表​

六、IO 模块配置​

6.1 IO 模块清单 (按工位)​

6.2 IO 地址分配 (节选)​

6.3 IO 用途分工 (工位间交接)​

6.4 数据绑定 (多机器人 + 多 PLC)​

七、核心数据结构​

7.1 工位状态​

7.2 机器人​

7.3 视觉​

7.4 MES 工单​

7.5 产品追溯 (UID 关联)​

八、核心程序代码​

8.1 主循环 (OB1)​

8.2 工位 1: 上料 + UID 绑定​

8.3 工位 3: 力控组装​

8.4 MES 对接 (REST + OPC UA 双通道)​

8.5 机器人程序 (埃斯顿 ER6 取料)​

九、运行与调试​

9.1 首次上电顺序​

9.2 调试工具​

9.3 常见问题处理​

9.4 性能调优检查表​

十、Darra 功能对照表​

十一、项目总结​

11.1 交付结果​

11.2 产品价值体现​

11.3 关键经验​

11.4 下一步扩展​