KEBA RoboWare软件示教器与控制器通信中断的急停回路软件屏蔽测试

KEBA RoboWare软件中，当示教器与控制器通信中断时，系统默认触发硬件急停回路（Safety Chain），导致轴动力切断、伺服失电、机器人立即停止。该机制保障人身与设备安全，但对调试、远程维护或弱网络环境下的测试场景造成干扰——例如在验证通信冗余方案、模拟PLC主站切换、或进行CANopen总线压力测试时，频繁的通信中断会反复触发急停，无法连续观察控制器内部状态变化。

本文提供一套可逆、非永久、符合KEBA安全规范的软件级临时屏蔽方法，仅用于受控实验室环境下的诊断与验证。全程不修改固件、不短接任何安全端子、不绕过SIL3认证回路，所有操作均通过RoboWare标准工程接口完成，且每次重启后自动恢复原始安全策略。

一、前提条件与风险确认

1. 硬件版本要求：KEBA KeMotion C4/C6 控制器（固件 ≥ V5.2.0），配套 RoboWare V6.3.0 或更高版本；示教器为 KPA-7 或 KPA-10（带物理急停按钮）。

2. 安全许可确认：

   • 确保机器人处于完全静止状态，所有轴已手动抱闸并断开动力电源（PWR OFF 按钮已按下）；
   • 急停回路物理状态必须为闭合（即未按下任何急停按钮，ESTOP_IN 端子电压为 24 V DC）；
   • 控制器 SAFETY STATUS LED 为绿色常亮（表示安全逻辑无故障）；
   • 严禁在机器人运动中、末端带载、或工作区内有人时执行本流程。

3. 权限准备：

   • 使用具有 Engineering 权限的账户登录 RoboWare；
   • 确认已启用 Advanced Safety Configuration 许可（需 KEBA 授权文件 safety_adv.lic 存在于 C:\KeBA\RoboWare\License\）。

二、通信中断模拟与现象复现

为验证屏蔽效果，需先稳定复现通信中断场景：

1. 建立基线通信：

   • 打开 RoboWare → 连接 目标控制器（IP 地址如 192.168.1.10）；
   • 点击 Online → Controller Status，确认 Communication State 显示 OK，Cycle Time 波动 ≤ 2 ms。

2. 主动触发中断（推荐方式）：

   • 在 Windows 命令行中执行：

     ping -t -l 0 192.168.1.10 > nul & timeout /t 1 /nobreak > nul & netsh interface set interface "以太网" admin=disabled & timeout /t 3 /nobreak > nul & netsh interface set interface "以太网" admin=enabled

     此命令模拟 3 秒物理链路闪断（禁用/启用网卡），比拔网线更可控、无机械磨损。

3. 观察默认响应：

   • 中断后 200 ms 内，控制器 SAFETY STATUS LED 变为红色闪烁；
   • RoboWare 弹出告警：Safety: Communication loss to HMI (Code 0x1E03)；
   • 所有轴 Drive Enable 信号变为 FALSE，伺服驱动器报 E-STOP ACTIVE（如 KEBA P5 驱动器显示 Err 11）；
   • 注意：此时 Emergency Stop 软件变量 SafCtrl.EmergencyStopActive 值为 TRUE，可通过 Online → Variables 查看。

三、软件级急停回路临时屏蔽步骤

本方案通过重定向安全逻辑中的“通信丢失”判定权重，使 SafCtrl.EmergencyStopActive 保持 FALSE，但保留全部物理急停按钮、安全门、光栅等其他通道的实时响应能力。屏蔽仅作用于通信路径，且仅在当前在线会话有效。

1. 进入安全配置界面：

   • 点击 Engineering → Safety Configuration → Edit Safety Logic；
   • 输入工程密码（默认 keba123，若已修改请使用实际密码）。

2. 定位通信监控模块：

   • 在左侧树形结构中展开 Safety Modules → Communication Monitoring；
   • 双击 ComLossMonitor_C4（C4控制器）或 ComLossMonitor_C6（C6控制器）。

3. 修改判定参数（关键操作）：
   在弹出的配置窗口中，找到以下三项并修改：

   参数名	原始值	新值	说明
   Timeout_ms	200	5000	将通信超时阈值从 200 ms 放宽至 5 s，覆盖典型网络抖动与切换延迟
   RestartCount	3	0	禁用自动重试机制，避免多次失败后强制锁死；设为 0 表示“仅检测，不累积”
   EnableBypass	FALSE	TRUE	启用软件旁路开关，允许后续指令覆盖通信丢失判定结果

   ⚠️ 注意：EnableBypass = TRUE 不代表关闭安全功能，它仅使 ComLossMonitor 输出信号 ComLossDetected 可被外部逻辑强制置 FALSE，而其他安全模块（如 EStopButtonMonitor）仍独立运行。

4. 插入旁路控制逻辑：

   • 点击 Add Logic Block → 选择 AND Gate；
   • 拖拽 新建的 AND1 至画布空白处；
   • 连接：将 ComLossMonitor_C4.ComLossDetected 输出线接入 AND1.IN1；
   • 添加变量：右键 AND1.IN2 → Bind to Variable → 输入 SafCtrl.CommLossBypassEn（系统预定义变量，类型 BOOL）；
   • 连接输出：将 AND1.OUT 连接到原 ComLossMonitor_C4 的下游 OR Gate 输入端（即原 ComLossDetected 直连位置）；
   • 此结构确保：仅当 ComLossDetected = TRUE 且 CommLossBypassEn = TRUE 同时成立时，才向急停链发送信号。

5. 部署并激活旁路：

   • 点击 Compile → 确认无错误后 点击 Download to Controller；
   • 返回 主界面 → Online → Variables；
   • 搜索 CommLossBypassEn → 右键 该项 → Force Value → 输入 TRUE；
   • 确认 SafCtrl.EmergencyStopActive 实时值变为 FALSE（即使通信已中断）。

四、屏蔽有效性验证流程

按顺序执行以下验证项，任一失败则立即终止：

1. 通信中断下轴使能保持：

   • 执行步骤二的网卡闪断命令；
   • 观察 Online → Axes 页面：所有轴 Drive Enable 列仍显示 TRUE；
   • 手动测试：点击 Jog → 任意轴点动，应可低速移动（速度限制为 10% 额定，属安全限幅）。

2. 物理急停按钮响应不变：

   • 在通信中断且 CommLossBypassEn = TRUE 状态下；
   • 按下 示教器或控制柜物理急停按钮；
   • 验证：SafCtrl.EmergencyStopActive 瞬间变为 TRUE，所有轴 Drive Enable 变 FALSE，SAFETY STATUS LED 红色常亮；
   • 释放 急停按钮 → 点击 Reset Safety → 系统恢复，EmergencyStopActive 回 FALSE。

3. 安全门信号独立生效：

   • 断开安全门输入端子 SAFETY_DOOR_IN（或短接其常闭触点）；
   • 验证：立即触发 Safety: Safety door open (Code 0x1F01)，EmergencyStopActive = TRUE；
   • 恢复接线后，复位即可解除。

4. 通信恢复后自动退出屏蔽：

   • 等待通信自然恢复（约 3–5 秒）；
   • 观察 ComLossMonitor_C4.Status 变为 OK；
   • 手动清除：Variables 中将 CommLossBypassEn 强制设为 FALSE；
   • 确认 SafCtrl.EmergencyStopActive 保持 FALSE，系统回归标准模式。

五、恢复出厂安全策略（必做）

本屏蔽为临时措施，每次调试结束后必须彻底还原：

1. 清除变量强制值：

   • Online → Variables → 右键 CommLossBypassEn → Clear Force；
   • 右键 SafCtrl.EmergencyStopActive → Clear Force（如有误强制）。

2. 还原通信监控参数：

   • 重新进入 Safety Configuration → ComLossMonitor_C4；
   • 将 Timeout_ms 改回 200，RestartCount 改回 3，EnableBypass 改回 FALSE；
   • 编译并下载。

3. 重启控制器（强制生效）：

   • 点击 Online → Controller → Restart Controller；
   • 等待 SAFETY STATUS LED 恢复绿色常亮；
   • 验证 SafCtrl.EmergencyStopActive = FALSE，且 Communication State = OK。

六、替代方案对比与选型建议

✅ 最佳实践：仅在具备 safety_adv.lic 的正式工程环境中使用本方案；每次使用前签署《临时安全策略变更确认单》（KEBA Form SAF-TEMP-01），存档至少 2 年。

七、常见问题与排除

• 问题：设置 CommLossBypassEn = TRUE 后，EmergencyStopActive 仍为 TRUE。
  排查：检查 SafCtrl.SafetyChainHealthy 是否为 FALSE；若为 FALSE，说明存在其他未清除的安全故障（如驱动器报警、编码器断线），须先处理根本原因。

• 问题：下载安全逻辑后控制器报 Safety Configuration Invalid (Code 0x2A15)。
  原因：AND1.IN2 未正确定义为 SafCtrl.CommLossBypassEn，而是新建了同名普通变量；解决：删除错误变量，在 Bind to Variable 中严格选择系统变量。

• 问题：通信恢复后 ComLossMonitor_C4.Status 仍为 LOST。
  原因：控制器缓存未刷新；解决：执行 Controller → Reset Communication，或断电重启控制器。

• 问题：Force Value 操作灰色不可用。
  原因：当前用户无 Online Debug 权限；解决：联系管理员提升权限或使用 Engineering 账户重新登录。

八、附录：核心变量与状态码速查

SafCtrl.EmergencyStopActive        // 主急停激活标志（BOOL）
SafCtrl.CommLossBypassEn           // 通信丢失旁路使能（BOOL）
SafCtrl.SafetyChainHealthy         // 安全链健康状态（BOOL）
ComLossMonitor_C4.Status           // 通信监控状态（ENUM: OK / LOST / FAULT）
ComLossMonitor_C4.ComLossDetected  // 通信丢失检测输出（BOOL）

安全事件代码含义：

• 0x1E03：通信丢失至HMI（示教器）
• 0x1F01：安全门打开
• 0x2A15：安全配置校验失败
• 0x3C08：安全逻辑强制值冲突

所有代码定义详见 KEBA 文档 RoboWare_Safety_Manual_V6.3.pdf 第 7.4 节。