自2010年以来,库卡已采用EtherCAT技术作为业主控制系统中的系统总线。新的KR AGILUS机器人和LBR iiwa轻型机器人的紧凑型控制器也在EtherCAT的基础上实现。Beckhoff因此,基于工业以太网的EtherCAT可以作为基本技术集成到整个当前库卡控制系统中。
1996年,该公司成为一家完全基于WindowspC引入机器人控制系统的机器人制造商。发电控制系统的成功在很大程度上归功于使用了办公室用户广泛熟悉并为客户接受的Windows技术,实现了直观的操作指导,以及pC技术的高性能。有了消费品市场上的it产品,我们可以以较低的成本实现高创新能力和高性能。在新一代库卡机器人控制系统的设计上,除了Windows与pC之间的通用通信,即通过以太网进行通信外,还采用了IT领域更成熟的技术,这应该说是一个很大的进步。为了实现控制器内部的通信,需要一个功能强大、速度快、可靠性高的总线系统。因此,自2010年起,库卡已采用EtherCAT作为KR C4系列控制系统的系统总线,以确保高性能和开放性。
在I/O、蜂窝和设备层,机器人控制系统的外部通信通常采用标准现场总线,以便将机器人完全集成到自动化系统中。现场总线系统通常由客户指定,而机器人控制系统必须能够与所选技术连接。 然而,机器人控制系统中的不同组件(如驱动器和位置编码器)之间也需要复杂的数据传输,因此可以执行要求高实时性的控制和调整任务。此外,内部设备必须为安全技术和控制基础设施交换信息,更不用说显示和操作了。为此,在KR C的先前版本中,机器人控制系统中使用了4种不同的通信技术,导致使用了大量不同的插头和电缆。
在规划当前库卡控制系统时,详细考虑了该问题。同时,还考虑当前以太网技术能力能否满足实时性和高数据传输速率的安全性,所有这些都具有it领域熟悉的特点。此外,以太网的优点是可以通过一条线路传输不同的协议,这将大大减少系统中使用的电缆数量。
该项目开发的重要目标是使用尽可能少的数量不同的通信技术,实现与现场总线层的外部通信和内部通信,实现精益设计。库卡的目标是避免使用独自的技术,*可以广泛接受并使用开放的行业标准。另外,虽然性能受到限制的硬件需要代替智能软件功能,但这是因为现代的多核pC具有较高的计算能力。较少的硬件意味着可以延长MTBF(平均无故障时间),削减开发成本、单价和物流成本。通过这些标准化,所需硬件组件的数量减少了33%,所使用的插头连接器和电缆的数量减少了50%以上。
与字段层通信:软件堆栈或网关?
通过PC中已经存在的以太网设备,基于PROFINET或以太网/Ip等以太网的场总线的场总线的链路不是使用更昂贵的专用硬件,而是完全由软件实现DeviceNet之类的常规场总线的接口不是通过在控制器上安装卡来集成,而是通过I/O系统中的EtherCAT通信网关来集成。
以太网和EtherCAT用于实现内部通信和传感器、致动器和I/O的通信
所有内部通信和下级I/O之间的通信通过标准以太网或EtherCAT来实现,因此,在KR C4机器人控制系统的通用总线物理层(电缆、插头和以太网控制器芯片)中仅使用了两种不同的标准通信协议。在标准以太网内部,库卡用于地址手持控制器,库卡RoboTeam连接组内的多个机器人控制系统,或连接工程笔记本电脑。
除了标准以太网之外,EtherCAT通信技术的使用是非常必要的,因为标准以太网技术不能满足实时能力和工业安全协议支持的要求。EtherCAT作为用于控制及监视机器人及位置编码器的驱动器的内部驱动总线发挥功能。此外,EtherCAT也可以用于控制与机器人的安全或SmartPad安全相关联的操作元件的内部安全构成要素。此外,为了向本地I/O模块或网关指定地址,连接到常规场总线的主接口EtherCAT也被集成到用户中。
为什么选择了EtherCAT?
EtherCAT)选择实时工业以太网和安全通信技术主要是因为与其他实时以太网技术相比,EtherCAT具有非常适合库卡发展目标的一系列优点。例如,EtherCAT主站不需要特殊的接口,仅在从站中需要。在主站中,标准的以太网控制器足够,在KR C4的pC中使用了大量的以太网控制器。所需的插头和电缆也与标准以太网相同,削减成本,提高操作的简单度。
通过该特殊的“即时处理”技术,能够实现EtherCAT非常高数据传输率,能够充分利用100Mbit/s*的可能性高以太网数据速率。这样,许多功能可以以软件在主机pC上执行,否则必须使用昂贵的专用硬件组件。
EtherCAT专用安全协议SafetyoverEtherCATFSoE可以经由EtherCAT和以太网进行通信FSoE基于pC和中央KR C4的安全控制系统(同样完全由软件执行)控制所有与安全相关的外围设备,例如对机器人安全的本地安全模块或SmartPad中的安全相关的操作元件。PROFINET以及除了Ethernet Net/Ip现场总线之外,EtherCAT是基于以太网的广泛的工业通信技术,在全世界拥有很多用户。因此,可以使用市售的EtherCAT技术协会ETG的成员提供的EtherCAT从设备。由此,可以使用来自多个供应商的高性能设备EtherCAT的新的自动化解决方案实现了无数。连续性也是选择EtherCAT的重要原因之一,因为在系统建立之后,不需要“版本变更”标准、协议或ASIC。
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