|
在正運(yùn)動技術(shù)（ZMotion）的磁驅(qū)柔性輸送系統(tǒng)（ZTS）中，想要讓控制器精準(zhǔn)、高速地控制并調(diào)度成百上千個動子，除了建立產(chǎn)線物理“地圖”（組態(tài)配置→正運(yùn)動磁驅(qū)多動子柔性產(chǎn)線解決方案API接口(二)：組態(tài)配置）之外，還有一個至關(guān)重要的底層基座——總線配置。
高集成機(jī)器視覺運(yùn)動控制一體機(jī) - VPLC712
正運(yùn)動技術(shù)VPLC712機(jī)器視覺運(yùn)動控制一體機(jī)是一款基于x86架構(gòu)的EtherCAT總線視覺運(yùn)動控制器，采用一體化設(shè)計，將實時機(jī)器視覺、運(yùn)動控制、IO和監(jiān)控集成于一臺多核控制器上，實現(xiàn)多任務(wù)并行實時處理自動化設(shè)備任務(wù)。
通過共享內(nèi)存機(jī)制，將PC部分硬件資源通過MotionRT750進(jìn)行配置，實現(xiàn)核內(nèi)高速交互，驅(qū)動執(zhí)行器進(jìn)行對應(yīng)操作，完成設(shè)備整體的控制。
VPLC系列機(jī)器視覺運(yùn)動控制一體機(jī)的安裝與拆卸過程便捷，占地空間小，還能與其它控制單元部件（如伺服驅(qū)動器、傳感器、編碼器、控制閥等）無縫集成，提供一個完整端到端的視覺運(yùn)動控制解決方案。
VPLC712硬件功能特性：
?可選4-64軸運(yùn)動控制（脈沖+EtherCAT總線），EtherCAT最小通訊周期250us；
?內(nèi)置強(qiáng)實時運(yùn)動控制內(nèi)核MotionRT750，支持第三方視覺軟件；
?板載20路通用輸入，20路高速輸出；
?基于x86架構(gòu)的EtherCAT總線視覺運(yùn)動控制器，支持脫機(jī)運(yùn)行，內(nèi)置豐富的視覺和運(yùn)動控制功能，大幅簡化配置流程；
?支持EtherCAT冗余功能，解決單點(diǎn)故障停機(jī)，自動診斷并持續(xù)運(yùn)行，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，簡化維護(hù)工作；
?提供一體化開放式IPC形態(tài)的實時軟控制器/軟PLC集成的視覺+運(yùn)動控制解決方案。
今天，我們就來揭秘ZTS系統(tǒng)底層的總線配置與自校驗機(jī)制，看看它是如何打破物理布線枷鎖、實現(xiàn)微秒級多軸同步通信，并保障系統(tǒng)工業(yè)級安全穩(wěn)健運(yùn)行的！
01 物理與總線徹底解耦:“怎么順手怎么接”
傳統(tǒng)的工業(yè)總線系統(tǒng)往往要求“所見即所得”，即EtherCAT網(wǎng)線的級聯(lián)順序必須嚴(yán)格對應(yīng)物理軌道上電機(jī)的物理排列順序。這在現(xiàn)場施工中極易受到空間、走線槽位置以及驅(qū)動器排布的限制，不僅浪費(fèi)網(wǎng)線，還增加了接線錯誤的概率。
正運(yùn)動ZTS系統(tǒng)從底層打破了這一枷鎖，實現(xiàn)了物理軌道拓?fù)渑c總線布線鏈路的完全解耦：
①布線隨心所欲：現(xiàn)場施工可完全基于“走線最佳、網(wǎng)線最短、維護(hù)最易”的原則進(jìn)行物理網(wǎng)線級聯(lián)，驅(qū)動器可以脫離軌道直接獨(dú)立安裝在外部電控柜中。（也可以驅(qū)動器、電機(jī)、編碼器一體模塊化設(shè)計）
②邏輯軟件綁定：無論網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙绾五e綜復(fù)雜，上層僅需通過組態(tài)配置文件（.zts 項目下的配置文件），將每個物理模組的順位與其實際的EtherCAT總線槽號和節(jié)點(diǎn)號進(jìn)行邏輯映射綁定即可。
圖1：ZTS靈活排布與拓?fù)浣怦钍疽鈭D
02 極致性能：500µs同步，驅(qū)動2000個簡易網(wǎng)絡(luò)電機(jī)
面對超長磁驅(qū)產(chǎn)線、成百上千個動子同時高速運(yùn)動的超大實時數(shù)據(jù)量，總線的通信帶寬和實時性是決定系統(tǒng)性能的生死線。
ZTS依托正運(yùn)動成熟的“單控制器多EtherCAT通信鏈路”硬件架構(gòu)，實現(xiàn)了跨越式的通信飛躍：
①超高同步周期：系統(tǒng)能夠在500µs的物理硬實時周期內(nèi)，完成多路EtherCAT數(shù)據(jù)的同步交換。
②超大容量通信：單個控制器最大可支持與多達(dá)2000個簡易網(wǎng)絡(luò)電機(jī)進(jìn)行實時通信。
③網(wǎng)絡(luò)電機(jī)抽象機(jī)制：系統(tǒng)底層引入了簡易網(wǎng)絡(luò)電機(jī)抽象機(jī)制，用以代表總線上的物理驅(qū)動器軸。它不占用控制器內(nèi)部繁重的運(yùn)動規(guī)劃資源，僅負(fù)責(zé)實時設(shè)置電流等控制參數(shù)與回傳編碼器數(shù)據(jù)，從而釋放極致的CPU算力用以支撐全局動子的調(diào)度。
圖2：ZTS單主站多槽口通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>
圖3：ZTS單模組硬件結(jié)構(gòu)示例（以一拖一驅(qū)動為例）
03 混插協(xié)同：外部軸與動子內(nèi)存級實時交互，一腦控全線
在實際的智能制造產(chǎn)線中，磁驅(qū)線往往不是孤立存在的，它經(jīng)常需要與接駁皮帶、上下料機(jī)械手、平移接駁機(jī)等外部軸或輔助設(shè)備協(xié)同工作。
正運(yùn)動ZTS的磁驅(qū)模組在總線上表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)的EtherCAT從站設(shè)備，這帶來了極佳的混插協(xié)同優(yōu)勢：
①無縫混插，一腦全控：無需額外的PLC進(jìn)行復(fù)雜網(wǎng)橋通訊，單個集中式運(yùn)動控制器即可作為全線“超級大腦”，在微秒級時間內(nèi)無縫協(xié)調(diào)并驅(qū)動磁驅(qū)軌道、動子以及外圍所有第三方標(biāo)準(zhǔn)伺服驅(qū)動器、I/O模塊等輔助軸。
②內(nèi)存級實時交互：外部軸與動子的控制均在同一個控制器上實現(xiàn)，數(shù)據(jù)在內(nèi)存中直接進(jìn)行實時交互。這徹底消除了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)橋通訊的延遲，確保了動子與外部軸之間高精度的實時協(xié)同控制。
圖4：ZTS磁驅(qū)多動子整個機(jī)臺物理結(jié)構(gòu)
04 雙重“防呆”校驗，構(gòu)筑工業(yè)級安全堤壩
為防止任何因配置文件人工修改錯誤、物理從站脫開或硬件型號配錯導(dǎo)致的動子相撞、驅(qū)動器過流燒毀等重大事故，ZTS提供了雙重安全自診斷校驗機(jī)制：
第一層：配置寫入即時校驗
在用戶通過組態(tài)工具或調(diào)用配置接口寫入配置時，系統(tǒng)會實時遍歷當(dāng)前處理單元下所有已有配置，強(qiáng)制校驗新寫入的“槽號與節(jié)點(diǎn)號”組合在整個工程范圍內(nèi)唯一。如果檢測到總線地址沖突，直接拒絕寫入。
第二層：系統(tǒng)啟動時總線掃描比對
在系統(tǒng)啟動并執(zhí)行總線掃描后、物理映射綁定前，系統(tǒng)會將實際掃描到的物理EtherCAT從站列表與配置文件中登記的所有模組信息進(jìn)行全量比對：
系統(tǒng)啟動總線比對異常校驗：
①配置節(jié)點(diǎn)在總線上未掃描到：可能由于現(xiàn)場設(shè)備未通電，或網(wǎng)線松動脫落，系統(tǒng)會主動阻斷啟動！
②配置型號與實際掃描型號不符：現(xiàn)場裝配了錯誤規(guī)格的定子模組，系統(tǒng)會主動阻斷啟動！
③配置的槽位號非EtherCAT槽：物理總線槽位類型配置錯誤，系統(tǒng)會主動阻斷啟動！
④線圈配置數(shù)超出控制器物理限制：線圈配置數(shù)超出了控制器支持的最大網(wǎng)絡(luò)電機(jī)上限，系統(tǒng)會主動阻斷啟動！
只有雙重校驗完全通過，系統(tǒng)才會將模組里面的線圈與電機(jī)軸進(jìn)行最終映射綁定，并成功啟動總線。這有效杜絕了任何物理事故在啟動前的安全隱患！
05 開放生態(tài)：開源總線初始化，自由定制
正運(yùn)動ZTS秉持著工業(yè)開放的理念，將多動子相關(guān)的總線初始化流程代碼完全開源：
①配置自由：用戶可直接修改源碼，配置定子軸和通用軸（如皮帶、機(jī)械手等）的各種參數(shù)及通道映射設(shè)置。
②狀態(tài)透明：提供了全局狀態(tài)診斷，用戶在運(yùn)行時可實時讀取并判斷總線上是否有從站個數(shù)不匹配、軸個數(shù)不匹配等總線初始化異常。
正運(yùn)動磁驅(qū)多動子柔性解決方案視頻請點(diǎn)擊→正運(yùn)動磁驅(qū)多動子柔性解決方案設(shè)備運(yùn)行視頻
本次，正運(yùn)動技術(shù)磁驅(qū)多動子柔性產(chǎn)線解決方案API接口(三)：總線配置和動子掃描及控制，就分享到這里。
更多精彩內(nèi)容請關(guān)注“正運(yùn)動小助手”公眾號，需要相關(guān)開發(fā)環(huán)境與例程代碼，請咨詢正運(yùn)動技術(shù)銷售工程師：400-089-8936。
正運(yùn)動技術(shù)專注于運(yùn)動控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅持自主創(chuàng)新的同時，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究。主要業(yè)務(wù)有：運(yùn)動控制卡_運(yùn)動控制器_EtherCAT運(yùn)動控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動控制系統(tǒng)_視覺控制器__運(yùn)動控制PLC_運(yùn)動控制_機(jī)器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動控制卡等等。
|
