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运动控制网络的最新进展分析

作者:Al Presher2009.03.27阅读 7418

  采用以太网、安全功能以及更多成熟方案的分布式作业方式正不断撬动着高速运动控制网络的带宽,这已成为自动化及运动控制网络的最主要的发展趋势。

通过网络实现运动轴之间的分布式控制和精确同步
通过网络实现运动轴之间的分布式控制和精确同步


  通过网络实现运动轴之间的分布式控制和精确同步,可以为多轴协调运动领域提供强有力的保障能力。动领域提供强有力的保障能力。

  得益于SERCOS技术二十年来的不懈推广,网络化已然成为运动控制领域的重要因素之一。不过,如今随着SERCOS III和PROFINet IRT(等时同步实时)等主要技术角色日益获得更为广泛的认可,似乎也就不存在更多的选择或更有效的其他可用解决方案了。
  自动化网络转向工业以太网
  “运动控制网络不是什么新鲜玩意儿,真正时兴的是由运动控制专用网络技术向实时网络转移,那才是针对机器控制目标的方方面面所做的完整设计,其中也包括运动控制。”Baldor公司以太网运动控制产品部门的产品经理David Greensmith认为,“由于是针对运动控制目标来构思这些网络,因而对于现场总线应用、分布式控制和输入/输出设备而言,就未必都能适合。”
  Greensmith认为工业以太网的高带宽
  足以集现场总线和运动控制总线于

一身,构建一个统一的完整体系,进而诞生一个超乎完整的通讯系统,可以将诸如固件更新、配置和诊断等功能都由同一个网络完成。他说这将创造出“全网透明”,并具备通过单一通讯访问节点进行配置、操作以及维护设备和系统的能力。
  Rockwell Automation的项目经理Jeff Faris同意上述说法,并认为:“运动控制网络不会独立存在”。客户应用正在不断演进,所包含的技术层面也已超出运动控制,而且机器正变得越来越模块化,还必须响应客户需求的可伸缩性,这一点在印刷和包装行业尤为突出。
  Faris认为诸如机器安全、智能感知、机器视觉和信息跟踪等功能也是这类自动化系统的重要组成部分,不过客户对于机器能够采用单一网络的预期增长迅速。“这些都源自对某种自动化网络的预期,然而共认的标准将是以太网。”他这样认为。
  更强大的联网特性
  网络技术发展的一个关键因素就是网络技术本身所包含的日益成熟的控制功能。
  IEEE-1588是一项曾经被用作广域透明时钟的技术,最近已成为Ethernet IP标准所引用的重要技术之一。该技术有能力通过高速网络,使不同的分布式设备拥有精确同步的时间基准。Faris认为采用该技术的突破点在于定义了一种机制,并验证了在同一网络上的多个不同节点间建立高水平同步时钟的可能性。
  Aerotech公司产品经营主管Joseph A. Profeta III博士认为,一个明显的趋势就是技术正在转向分散化体系结构和分布式智能控制,这使得构建更加先进的复杂解决方案成为可能。“许多公司正在转向这种体系结构CONTROL ENGINEERING China版权所有,将系统中的智能环节逐步外推至终端。”他说,“为此则要求更快的网络和更加智能化的节点。”
  Profeta认为伴随着网络为智能驱动器提供高效通讯能力的技术进步,分布式运动同步也可以获得原本由集中式控制所能达到的水平。至于I/O设备,也会变得更加智能,而且能够通过网络传递更多的状态信息。
  “我们正在软件方面付出着比以往任何时候都更多的努力,”他说,“低成本FPGA和DSP技术允许我们编写的软件提供更高的柔性、智能以及更多的可配置选项。”
  机器安全是下一个新领域
  许多供应商都提及并认为机器安全功能将是运动控制网络的又一个重要附加功能。
  “我们发觉,可以为目前已经制定完成的网络解决方案添加机器安全功能,这是一个强有力的发展趋势,”B&R自动化公司的Helmut Kirnstoetter说,“在过去两到三年间,分散式体系结构的进展已经促进了这类产品的发展CONTROL ENGINEERING China版权所有,转向机器安全将会是数字化运动控制网络的下一个解决步骤。”
  运动控制网络产品聚焦
  “运动控制网络发展”的一个重要组成部分就是产品创新,这足以展现自动化和运动控制网络的发展和方向。下面给出一些当前的产品和技术实例,以管窥日益进步的运动控制网络解决方案的发展趋势。
  基于工业以太网的实时分布式通讯
  B&R自动化公司可以为机器制造业提供具备总线接入能力的ACOPOS系列伺服驱动器CONTROL ENGINEERING China版权所有,其功率范围宽达400W到64KW。采用以太网Powerlink技术CONTROL ENGINEERING China版权所有,可以在使用同一网络的单一线路中操作多达240个轴。当被控轴采用多路操作时控制工程网版权所有,仍可以达到400 μs的刷新速率。

运动控制网络产品


  分散化操作是ACOPOS驱动的一个关键特性,这得益于内建在驱动器内部的运动控制器,以及可以在驱动器之间通过网络交互信息。以太网Powerlink技术向网络提供广播信息,每个网络节点只允许接收专门为其配置的可接收信息,信息包含当前位置,并通过网络以200到400mic μsec的固定间隔在驱动器之间进行交换。
  ACOPOS伺服

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