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倍福BECKHOFF EK1110機(jī)器人控制，現(xiàn)貨，價(jià)格好。

EK1110的安裝方式由上海勇控自動(dòng)化提供。

這樣，理想的前提條件是實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0概念。Olaf Witte認(rèn)為，在這方面，有一個(gè)重點(diǎn)問題不能忽略：“生產(chǎn)越依賴于網(wǎng)絡(luò)，發(fā)生故障時(shí)的潛在損害可能越嚴(yán)重。當(dāng)系統(tǒng)癱瘓時(shí)，高度靈活的單件流生產(chǎn)有什么好處呢？這也就是為什么系統(tǒng)可用性和控制技術(shù)服務(wù)對(duì)我們來說優(yōu)先級(jí)更高。使用了倍福的技術(shù)后，單件流生產(chǎn)運(yùn)行得既快又好。”Mark Straka也證實(shí)了這一點(diǎn)：“詢價(jià)響應(yīng)速度對(duì)我們來說往往也是非常重要的。畢竟，停產(chǎn)成本可能會(huì)非常高，不僅在維修或更換生產(chǎn)部件時(shí)是這樣的。同樣關(guān)鍵的還有速度，為了實(shí)現(xiàn)這樣的高速度，倍福多年來一直堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，同時(shí)提供各種項(xiàng)目支持?？梢哉f，目前還沒有PC控制技術(shù)滿足不了的應(yīng)用需求。另外，與傳統(tǒng)的 PLC 技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)緊湊的模塊化系統(tǒng)幫助我們節(jié)省了高達(dá)50%的控制柜空間以及約20%的硬件成本。而且，通過EtherCAT端子模塊或端子盒可以快速、靈活地響應(yīng)新的需求，如隨后的溫度補(bǔ)償。

工業(yè)PC

Beckhoff可為各種應(yīng)用場(chǎng)合提供合適的工業(yè)PC。基于開放式標(biāo)準(zhǔn)的高品質(zhì)組件和個(gè)性化機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這些工業(yè)PC是滿足各種控制需求的理想配置。嵌入式控制器是一種模塊化控制器，外形更為小巧，適合DIN導(dǎo)軌安裝。自主開發(fā)的主板使Beckhoff能夠?qū)C市場(chǎng)中的新技術(shù)和客戶要求更快做出響應(yīng)。

I/O

Beckhoff的自動(dòng)化技術(shù)適用于各種信號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)總線，可為所有常用的I/O信號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)提供全系列現(xiàn)場(chǎng)總線組件。EtherCAT是用于實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的以太網(wǎng)解決方案，具有性能優(yōu)異和操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。Beckhoff提供各種I/O系統(tǒng)，包括IP 20EtherCAT端子模塊和IP 67 EtherCAT端子盒?？偩€端子模塊（IP 20）和總線端子盒模塊（IP 67）獨(dú)立于現(xiàn)場(chǎng)總線，可實(shí)現(xiàn)開放式控制技術(shù)。

運(yùn)動(dòng)控制

與TwinCAT自動(dòng)化軟件所提供的運(yùn)動(dòng)控制解決方案相結(jié)合，Beckhoff驅(qū)動(dòng)技術(shù)代表著一種而又全面的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)。Beckhoff基于PC的控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)性單軸和多軸定位任務(wù)的理想選擇。帶有高性能EtherCAT系統(tǒng)通訊的AX5000伺服驅(qū)動(dòng)系列具有出色的性能與動(dòng)態(tài)性。采用單電纜技術(shù)的伺服電機(jī)將電源及反饋系統(tǒng)融入一根標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)電纜中，從而減少了材料和調(diào)試成本。

自動(dòng)化軟件

Beckhoff為自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域提供不同性能等級(jí)的綜合性系統(tǒng)解決方案。Beckhoff的控制技術(shù)具有可升級(jí)性–從高性能工業(yè)PC到迷你PLC –可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)合進(jìn)行精確調(diào)整。TwinCAT自動(dòng)化軟件在一個(gè)軟件包里集成了帶PLC、NC和CNC功能的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。

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倍福EK1110實(shí)物圖如下

該系統(tǒng)為某主機(jī)電控系統(tǒng)，完成對(duì)光束的準(zhǔn)直過程中的參數(shù)診斷、數(shù)據(jù)采集、閉環(huán)控制等實(shí)時(shí)控制功能以及與主控系統(tǒng)的通信功能。步進(jìn)電機(jī)以性價(jià)比高，實(shí)時(shí)效果好，不需要昂貴的反饋系統(tǒng)著稱，該系統(tǒng)中采用了一千多個(gè)步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)光束的準(zhǔn)直。神光原型采用控制卡控制大量步進(jìn)電機(jī)，控制卡控制步進(jìn)電機(jī)沒有負(fù)載位置的反饋信號(hào)，實(shí)時(shí)效果差，故障定位非常困難；試驗(yàn)中采用西門子PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏編程。

該系統(tǒng)為某主機(jī)電控系統(tǒng)，完成對(duì)光束的準(zhǔn)直過程中的參數(shù)診斷、數(shù)據(jù)采集、閉環(huán)控制等實(shí)時(shí)控制功能以及與主控系統(tǒng)的通信功能。步進(jìn)電機(jī)以性價(jià)比高，實(shí)時(shí)效果好，不需要昂貴的反饋系統(tǒng)著稱，該系統(tǒng)中采用了一千多個(gè)步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)光束的準(zhǔn)直。神光原型采用控制卡控制大量步進(jìn)電機(jī)，控制卡控制步進(jìn)電機(jī)沒有負(fù)載位置的反饋信號(hào)，實(shí)時(shí)效果差，故障定位非常困難；試驗(yàn)中采用西門子PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)控制這些電機(jī)可靠性好，但控制少量步進(jìn)電機(jī)時(shí)比較簡(jiǎn)單，控制大量步進(jìn)電機(jī)時(shí)時(shí)序復(fù)雜，接線復(fù)雜，成本高，調(diào)試?yán)щy。終方案采用德國Beckhoff公司的自動(dòng)化產(chǎn)品，如嵌入式控制器，現(xiàn)場(chǎng)總線端子、步進(jìn)電機(jī)總線端子等設(shè)備控制電機(jī)，該方案具有成本較低、操作簡(jiǎn)便、占用空間小等優(yōu)點(diǎn)，也提高了系統(tǒng)的性能和可靠性，現(xiàn)已通過試驗(yàn)和評(píng)審進(jìn)入調(diào)試階段。

2 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 倍福步進(jìn)電機(jī)總體控制架構(gòu)設(shè)計(jì)

　　采用基于嵌入式PC的模塊化運(yùn)動(dòng)控制器，型號(hào)為CX1020，運(yùn)動(dòng)控制器本身集成雙Ether接口，其中一個(gè)向上連接到現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)以太網(wǎng)，接受運(yùn)動(dòng)控制的調(diào)用指令，另一個(gè)可以作為本地調(diào)試的網(wǎng)絡(luò)接口。運(yùn)動(dòng)控制器、運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)接口部件、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過硬實(shí)時(shí)的超高速以太網(wǎng)EtherCAT( for Controland Automation Technology)構(gòu)成運(yùn)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用EtherCAT取代以往的現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸技術(shù)，可以顯著減少控制系統(tǒng)CPU的負(fù)荷，而且無需任何智能主站卡，適合集中式與分布式控制體系。

倍福BECKHOFF EK1110機(jī)器人控制

　　末端端子與底層EtherCAT總線耦合器端子BK1120相連，在本機(jī)架內(nèi)總線耦合器通過K-Bus總線接口連接電機(jī)驅(qū)動(dòng)總線端子KL2531和KL2541，步進(jìn)電機(jī)直接連接在這兩個(gè)端子上，如果使用KL2541端子，還需要在機(jī)架上安設(shè)數(shù)字輸入端子KL1002，用于接人步進(jìn)電機(jī)限位信號(hào)，后在機(jī)架末端安放BK9010總線終端端子。

　　每級(jí)機(jī)架上總線耦合器BK1120的另一網(wǎng)絡(luò)端口向下依次級(jí)聯(lián)另一機(jī)架上的總線耦合器，后從控制器到各級(jí)機(jī)架網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)形成一個(gè)總線型的控制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。KL2531和KL2541是步進(jìn)電機(jī)總線端子，提供一路20 kHz的脈沖，可以各帶一個(gè)步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)總體控制架構(gòu)如圖2所示。

該系統(tǒng)為某主機(jī)電控系統(tǒng)，完成對(duì)光束的準(zhǔn)直過程中的參數(shù)診斷、數(shù)據(jù)采集、閉環(huán)控制等實(shí)時(shí)控制功能以及與主控系統(tǒng)的通信功能。步進(jìn)電機(jī)以性價(jià)比高，實(shí)時(shí)效果好，不需要昂貴的反饋系統(tǒng)著稱，該系統(tǒng)中采用了一千多個(gè)步進(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)對(duì)光束的準(zhǔn)直。神光原型采用控制卡控制大量步進(jìn)電機(jī)，控制卡控制步進(jìn)電機(jī)沒有負(fù)載位置的反饋信號(hào)，實(shí)時(shí)效果差，故障定位非常困難；試驗(yàn)中采用西門子PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)控制這些電機(jī)可靠性好，但控制少量步進(jìn)電機(jī)時(shí)比較簡(jiǎn)單，控制大量步進(jìn)電機(jī)時(shí)時(shí)序復(fù)雜，接線復(fù)雜，成本高，調(diào)試?yán)щy。終方案采用德國Beckhoff公司的自動(dòng)化產(chǎn)品，如嵌入式控制器，現(xiàn)場(chǎng)總線端子、步進(jìn)電機(jī)總線端子等設(shè)備控制電機(jī)，該方案具有成本較低、操作簡(jiǎn)便、占用空間小等優(yōu)點(diǎn)，也提高了系統(tǒng)的性能和可靠性，現(xiàn)已通過試驗(yàn)和評(píng)審進(jìn)入調(diào)試階段。

1 步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想

　　電控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想為：控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)分別滿足現(xiàn)場(chǎng)獨(dú)立控制與遠(yuǎn)程集中控制，各子系統(tǒng)具備對(duì)系統(tǒng)各類設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能，包括故障定位檢測(cè)和報(bào)警；具備對(duì)系統(tǒng)各設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、參數(shù)采集、存儲(chǔ)、處理等功能。主控計(jì)算機(jī)位于主控制室內(nèi)，通過1 000 Mb／s光纖網(wǎng)絡(luò)與分控計(jì)算機(jī)通信，分控計(jì)算機(jī)通過光纖交換機(jī)與控制設(shè)備采用工業(yè)以太網(wǎng)通信。

2.3 重要器件概述

　　運(yùn)動(dòng)控制器采用基于嵌入式PC的模塊化運(yùn)動(dòng)控制器，型號(hào)為CX1020，處理器為Intel Celeron MULV1 GHz，內(nèi)存為256 MB／512 MB／1 024 MB，操作系統(tǒng)為Microsoft Windows XP Embedded或MicrosoftWindows CE。該運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)用于中等規(guī)模的控制系統(tǒng)中，自帶兩個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT接口，其中一個(gè)向上連接到現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)以太網(wǎng)，接受運(yùn)動(dòng)控制的調(diào)用指令，另一個(gè)可以作為本地調(diào)試的網(wǎng)絡(luò)接口。軟件開發(fā)平臺(tái)TwinCAT PLC(The Windows Control and Automation Technology PLC)使用符合采用IEC61131-3的編程語言編程，運(yùn)動(dòng)控制功能庫符合PLCopen標(biāo)準(zhǔn)，具有通用的、開放式軟件接口。

　　EtherCAT是與PC控制技術(shù)相匹配的通訊系統(tǒng)，以Beckhoff開發(fā)的實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)解決方案，其特點(diǎn)是性能*、操作簡(jiǎn)便。該技術(shù)采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)幀，支持因特網(wǎng)技術(shù)。以太網(wǎng)可以直接到達(dá)端子，以太網(wǎng)過程接口可以從2位擴(kuò)展到64個(gè)字節(jié)；350μs處理12 000個(gè)數(shù)字量I／O；100μs處理100個(gè)電機(jī)軸等。EtherCAT適合于多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可用于設(shè)備控制、機(jī)器人、嵌入式系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化、運(yùn)輸系統(tǒng)等。

　　步進(jìn)電機(jī)歷史悠久，爆發(fā)力好，便于控制并且扭矩大，在控制領(lǐng)域內(nèi)占有相當(dāng)重要的地位。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”)。它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。我們采用北京四通的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)為28BYG250C，步距角為0.9／1.8，靜態(tài)相電流0～7 A，保持轉(zhuǎn)矩0.065 N／m，定位轉(zhuǎn)矩0.005 N／m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量12 gcm2。

　　KL2531和KL2541是集成的步進(jìn)電機(jī)控制器，是Beckhoff產(chǎn)品中用于傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器高性價(jià)比的產(chǎn)品。KL2531和KL2541均可以提供和小型伺服驅(qū)動(dòng)器相近似的性能，提供了大64個(gè)大中間步，并提供一路20 kHz的脈沖，一路脈沖驅(qū)動(dòng)一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)。KL2531總線端子用于較低性能場(chǎng)合，該端子是為簡(jiǎn)單的整合到24 V直流電壓控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，每相尖峰電流1.5 A。KL2541可以提供高達(dá)5 A的大電流，能夠驅(qū)動(dòng)扭矩高達(dá)5 Nm的步進(jìn)電機(jī)。端子的輸出階段，有以溫度過高警報(bào)并且關(guān)斷的形式的過載保護(hù)，同時(shí)還有短路保護(hù)功能，診斷數(shù)據(jù)可以通過控制器的過程映像區(qū)來取得，自帶兩路高速輸入通道，快速準(zhǔn)確記錄當(dāng)前位置，或?qū)崿F(xiàn)急停功能。輸出脈沖可以通過“EnableBit”啟動(dòng)，電機(jī)的電流可以通過參數(shù)值來進(jìn)行設(shè)定。對(duì)電機(jī)的配置可以通過軟件來完成，這樣總線端子能容易的進(jìn)行更換，而且參數(shù)可以存儲(chǔ)或者被轉(zhuǎn)移到下一個(gè)工程，無需通過電位器或者指撥開關(guān)來設(shè)定。

3 軟件配置

　　Beckhoff公司基于PC平臺(tái)的實(shí)時(shí)核技術(shù)可以將安裝了Microsoft公司W(wǎng)indowsNT／2000／XP嵌入式操作系統(tǒng)的普通PC和Beckhoff公司的嵌入式控制系統(tǒng)CX1000改造為具有實(shí)時(shí)能力的PC控制器。Beckhoff公司基于PC平臺(tái)的實(shí)時(shí)核技術(shù)通過與3S公司提供的TwinCAT編程環(huán)境相結(jié)合，以及系統(tǒng)管理器對(duì)Beckhoff公司各種I／O設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序相結(jié)合，使TwinCAT CP、I／O、PLC、PTP和NCI構(gòu)成了一套完整的基于PC平臺(tái)的實(shí)時(shí)控制器解決方案。

　　TwinCAT軟件具備四套獨(dú)立運(yùn)行的PLC實(shí)時(shí)核，每套PLC都可分配4個(gè)任務(wù)，并且可以將小任務(wù)周期時(shí)間設(shè)置為50μs(取決于所使用的CPU處理能力)。TwinCAT PLC控制是用于PLC的完整開發(fā)環(huán)境，所使用的編輯器和調(diào)試功能建立在高級(jí)編程語言開發(fā)環(huán)境基礎(chǔ)之上，在TwinCAT PLC中可以使用IEC61131-3的五種不同語言創(chuàng)建PLC程序。TwinCAT實(shí)時(shí)任務(wù)運(yùn)行的載荷率(TwinCAT實(shí)時(shí)任務(wù)運(yùn)行時(shí)間與操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的比率)可調(diào)范圍為10％～90％。并在此基礎(chǔ)上，將伺服控制中的PTP、NCI和HMI技術(shù)拓展到系統(tǒng)管理器和TwinCAT編程環(huán)境中。

4 結(jié) 語

該設(shè)計(jì)方案已經(jīng)通過實(shí)驗(yàn)階段進(jìn)入正式調(diào)試階段，在該過程中，可以發(fā)現(xiàn)倍福產(chǎn)品有很多優(yōu)點(diǎn)，占用的空間小?，F(xiàn)場(chǎng)總線端子的主要特點(diǎn)是性價(jià)比高，質(zhì)量可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固耐用，而且安裝和接線非常方便。EtherCAT技術(shù)具有高度的通用性，基于EtherCAT的系統(tǒng)可以大大縮短研發(fā)速度。