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貝加萊 POWERLINK實(shí)現(xiàn)靈活實(shí)時(shí)的機(jī)械手控制

時(shí)間：2014-05-09 10:33:08來(lái)源：貝加萊工業(yè)自動(dòng)化（上海）有限公司

導(dǎo)語(yǔ)：?作為典型現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的繼任者，POWERLINK可以提供基于成熟以太網(wǎng)全球標(biāo)準(zhǔn)的卓越性能和實(shí)時(shí)能力。POWERLINK的開(kāi)源性在管理開(kāi)發(fā)時(shí)間并確保最終質(zhì)量方面發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。

SEPRO公司多年來(lái)一直希望提高其機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制水平，他們面臨的一個(gè)極富挑戰(zhàn)性的目標(biāo)是，如何在性能和精度之間尋找最佳平衡。另一個(gè)針對(duì)SEPRO的VISUAL2數(shù)控系統(tǒng)的目標(biāo)是，如何為任意尺寸大小和有效載荷的機(jī)械手提供最佳控制。“然而，最有前途的運(yùn)動(dòng)控制解決方案需要實(shí)現(xiàn)極快的長(zhǎng)距離通信，從而允許設(shè)備被安置在機(jī)器上的最佳位置。”SEPRO公司負(fù)責(zé)電子和軟件設(shè)計(jì)的研發(fā)經(jīng)理Francis Columeau回憶道。

為了繼續(xù)提高其機(jī)械手控制的質(zhì)量，SEPRO知道這需要一個(gè)擁有更好帶寬的總線方案，可以處理更多數(shù)量的節(jié)點(diǎn)。該總線系統(tǒng)還必須包含同步幀、異步幀以及額外的安全幀。

主站和從站擁有相同的開(kāi)源POWERLINK協(xié)議棧

隨著基于POWERLINK的新系統(tǒng)架構(gòu)的開(kāi)發(fā)，SEPRO克服了這些限制，實(shí)現(xiàn)了最苛刻的算法，為VISUAL2擴(kuò)展了CNC系統(tǒng)和眾多實(shí)時(shí)設(shè)備之間的實(shí)時(shí)管理邊界，構(gòu)成了SEPRO數(shù)控系統(tǒng)的核心。

“對(duì)我而言，最大的好處是能夠?qū)恼灸K放置在機(jī)械手上的任意位置，而不必?fù)?dān)心布線，”Columeau說(shuō)道。“這使我們能夠自由地創(chuàng)建新的架構(gòu)，將嵌入式運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器、控制器、I/O模塊等放置在最佳位置，同時(shí)保持其靈活性，并允許在相同的平臺(tái)上對(duì)它們進(jìn)行處理。”

SEPRO還利用了POWERLINK能夠在一個(gè)總線上結(jié)合同步、安全和異步過(guò)程的能力，不僅降低了總成本，而且還簡(jiǎn)化了整個(gè)方案。“除了擁有卓越的性能之外，POWERLINK的一個(gè)最大優(yōu)勢(shì)是，它能在同一介質(zhì)中結(jié)合各類信息，”Columeau解釋道。POWERLINK獨(dú)立于硬件平臺(tái)意味著，用戶不依賴于任何特定組件。“POWERLINK的開(kāi)源性在管理開(kāi)發(fā)時(shí)間并確保最終質(zhì)量方面發(fā)揮了關(guān)鍵的作用，”Columeau補(bǔ)充道。無(wú)論是主站還是從站都可以免費(fèi)使用開(kāi)源代碼，這使SEPRO能夠自由開(kāi)發(fā)最佳的解決方案，使POWERLINK主站和從站擁有相同的協(xié)議棧。

確保高性能和簡(jiǎn)易性（圖片顯示的是VISUAL3）。

SEPRO在轉(zhuǎn)換總線的過(guò)程中面臨的主要挑戰(zhàn)是，如何將Linux環(huán)境下開(kāi)發(fā)的開(kāi)源代碼移植到SEPRO使用的QNX Neutrino實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中去。“POWERLINK完全兼容POSIX接口，這使我們非常輕松地實(shí)現(xiàn)了POWERLINK主站，”Columeau回憶道，“軟件棧的優(yōu)良架構(gòu)對(duì)于輕松移植到任何硬件和操作系統(tǒng)而言相當(dāng)完美。”

五軸注塑機(jī)械手。

自然發(fā)展

SEPRO已經(jīng)開(kāi)始在其CNC平臺(tái)上使用POWERLINK實(shí)現(xiàn)管理節(jié)點(diǎn)，接下來(lái)會(huì)替換新開(kāi)發(fā)產(chǎn)品中所有現(xiàn)有的CAN總線系統(tǒng)，從而使新系統(tǒng)架構(gòu)完全基于POWERLINK。

新方案的一個(gè)關(guān)鍵性標(biāo)準(zhǔn)是可以兼容SEPRO現(xiàn)有的CANopen協(xié)議。為了提供這種兼容性，POWERLINK允許公司繼續(xù)使用他們現(xiàn)有的C A N o p e n庫(kù)。“對(duì)我們而言，該特點(diǎn)令轉(zhuǎn)換變得相當(dāng)簡(jiǎn)單，”Columeau說(shuō)道，“由于EPSG提供有效的支持以及使用FPGA實(shí)現(xiàn)控制節(jié)點(diǎn)方面的培訓(xùn)，因此我們幾乎沒(méi)有任何時(shí)間損失。”SEPRO在2012年加入了EPSG（Ethernet POWERLINK標(biāo)準(zhǔn)化組織），其驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)商INFRANOR也同樣加入了EPSG，他們根據(jù)SEPRO的規(guī)范開(kāi)發(fā)了一個(gè)全新的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，規(guī)范明確規(guī)定將POWERLINK作為通信總線。

據(jù)Columeau所言，使用POWERLINK是SEPRO的一項(xiàng)戰(zhàn)略性舉措，尤其是VISUAL2平臺(tái)發(fā)展中的重要一步：“我們通過(guò)POWERLINK已經(jīng)取得了一個(gè)接近理想的局面：一個(gè)經(jīng)濟(jì)、靈活、快速且開(kāi)放的通信總線。”

在未來(lái)，SEPRO計(jì)劃通過(guò)升級(jí)安全方案完成其向開(kāi)源通信技術(shù)的轉(zhuǎn)變。用先進(jìn)的、集成openSAFETY的方案代替硬接線繼電器將使SEPRO從提高生產(chǎn)率，加快調(diào)試以及簡(jiǎn)化維護(hù)中獲益，同時(shí)也減小了他們機(jī)器的占地面積。

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