基于TRIO運(yùn)動(dòng)控制器MC464的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)多軸伺服控制系統(tǒng)———基于TRIO運(yùn)動(dòng)控制器MC464的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)多軸伺服控制系統(tǒng)
運(yùn)動(dòng)控制器通常用“脈沖/方向”或“+/-10V+電機(jī)位置反饋”的指令信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。如果設(shè)備中的伺服電機(jī)數(shù)量較多，控制信號(hào)電纜的制作、布線、后期維護(hù)等工作都將面臨極大挑戰(zhàn)。龐雜的布線將增加控制系統(tǒng)遭受電磁干擾的幾率，大量的線纜也會(huì)因斷線或接頭松動(dòng)而降低系統(tǒng)可靠性。隨著自動(dòng)化水平不斷提高，工業(yè)設(shè)備控制系統(tǒng)中用到的電機(jī)數(shù)量越來(lái)越多，上述問(wèn)題也將越來(lái)越突出。因此，數(shù)字總線技術(shù)在多軸網(wǎng)絡(luò)伺服控制中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化多軸伺服控制，運(yùn)動(dòng)控制器和伺服驅(qū)動(dòng)器需要有相匹配的網(wǎng)絡(luò)接口和相兼容的軟件協(xié)議。用戶在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，往往會(huì)被較高的成本，或運(yùn)動(dòng)控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器之間的協(xié)議兼容性所困擾。下面以TRIO運(yùn)動(dòng)控制器MC464與松下A4N網(wǎng)絡(luò)化伺服驅(qū)動(dòng)器為例，介紹一種經(jīng)濟(jì)適用、穩(wěn)定成熟的網(wǎng)絡(luò)化多軸伺服控制方案。
松下公司于2006年推出具有以太網(wǎng)絡(luò)接口的A4N系列伺服驅(qū)動(dòng)器，采用Realtime Express（實(shí)時(shí)特快）軟件協(xié)議，主要性能指標(biāo)如下：
使用全雙工實(shí)時(shí)高速通信，可進(jìn)行同步控制
32個(gè)軸指令更新周期為0.5ms
節(jié)點(diǎn)間電纜長(zhǎng)度最長(zhǎng)為60m
可直接使用市售的局域網(wǎng)電纜
抗噪音性能好 （符合IEC61000-4-4）
單個(gè)網(wǎng)絡(luò)最大32軸
MC464是英國(guó)TRIO運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)公司于2008年推出的一款64位高性能運(yùn)動(dòng)控制器，采用模塊化結(jié)構(gòu)，MC4 Panasonic模塊就是TRIO公司基于松下Realtime Express協(xié)議開(kāi)發(fā)的網(wǎng)路化伺服控制模塊，與松下A4N伺服驅(qū)動(dòng)器可無(wú)縫連接。一臺(tái)MC464可以安裝兩個(gè)MC4 Panasonic模塊，實(shí)現(xiàn)最多64軸的伺服控制。對(duì)于多于64軸的控制系統(tǒng)，可以采用多臺(tái)MC464運(yùn)動(dòng)控制器，用PC等上位控制系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度。
由MC464和松下A4N伺服驅(qū)動(dòng)器組成的網(wǎng)絡(luò)化伺服控制系統(tǒng)如下圖示：
運(yùn)動(dòng)控制器MC464與松下A4N驅(qū)動(dòng)器之間采標(biāo)準(zhǔn)用RJ45以太網(wǎng)電纜連接，組成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)連接。此控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
輕松安裝
用戶安裝此網(wǎng)絡(luò)的步驟非常簡(jiǎn)單：
-1，用合適的電纜將主電源、電機(jī)、反饋信號(hào)與A4N驅(qū)動(dòng)器連接起來(lái)
-2，用帶RJ45接頭的網(wǎng)線將運(yùn)動(dòng)該控制器MC464與A4N驅(qū)動(dòng)器連接起來(lái)，并開(kāi)啟電源
-3，系統(tǒng)啟動(dòng)后，MC464將自動(dòng)識(shí)別連接到網(wǎng)絡(luò)上的A4N驅(qū)動(dòng)器，并自動(dòng)安裝支持軟件
即插即用
系統(tǒng)上電后，運(yùn)動(dòng)控制器MC464將通過(guò)MC4 Panasonic模塊自動(dòng)識(shí)別連接到網(wǎng)絡(luò)中的A4N驅(qū)動(dòng)器。在MotionPerfect調(diào)試軟件中，點(diǎn)擊 （Inteligent Drives）即可查看各伺服驅(qū)動(dòng)器的地址、軸號(hào)、型號(hào)等信息。在MotionPerfect的軸參數(shù)窗口中，用戶可以查看MC464自動(dòng)識(shí)別出來(lái)的軸類(lèi)型（Atype）等參數(shù)信息。
無(wú)縫集成
MC464自動(dòng)完成與松下A4N驅(qū)動(dòng)器之間的以太網(wǎng)絡(luò)通訊，編程者完全不需關(guān)心通訊的細(xì)節(jié)
過(guò)程，而把A4N網(wǎng)絡(luò)化伺服驅(qū)動(dòng)器當(dāng)做普通的用脈沖方式（或模擬量方式）控制的運(yùn)動(dòng)軸一樣進(jìn)行編程控制。
如：Units=2500
Speed=5
Accel=50
Decal=50
Move(100)
用戶還可以在TRIO的調(diào)試軟件MotionPerfect中，完成對(duì)松下A4N驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視、參數(shù)設(shè)置等調(diào)試工作
高速數(shù)據(jù)傳輸
控制器MC464與A4N驅(qū)動(dòng)器之間通過(guò)實(shí)時(shí)確定的高速以太網(wǎng)傳輸運(yùn)動(dòng)指令和驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)信
息，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度為100Mbps，64個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的指令更新周期為僅為1ms，可實(shí)現(xiàn)各運(yùn)動(dòng)軸之間精確同步控制。
高可靠性
由于控制器MC464與松下A4N驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)通過(guò)雙絞屏蔽的以太網(wǎng)電纜傳輸，抗干擾性能
強(qiáng)，確保控制系統(tǒng)在強(qiáng)電磁干擾的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境也能穩(wěn)定可靠地工作。
輕松擴(kuò)展
MC464獨(dú)特的模塊化結(jié)構(gòu)模式，允許用戶通過(guò)不同的模塊進(jìn)行靈活的功能擴(kuò)展。除了MC4
Panasonic模塊外，用戶還可以利用功能模塊將其他類(lèi)型的伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器或反饋元件添加到系統(tǒng)中，與松下A4N網(wǎng)絡(luò)伺服一起協(xié)調(diào)工作。
性價(jià)比高
具有網(wǎng)絡(luò)接口的松下A4N網(wǎng)絡(luò)化伺服驅(qū)動(dòng)器與目前市場(chǎng)上廣泛使用的A4系列驅(qū)動(dòng)器相比，
價(jià)格相差無(wú)幾，電機(jī)部分仍然用A4系列的交流伺服電機(jī)。運(yùn)動(dòng)軸數(shù)越多，分?jǐn)偟矫枯S的運(yùn)動(dòng)控制器成本越低，因此，此方案具有較高的性價(jià)比。
通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)的高速運(yùn)動(dòng)指令傳輸方式與傳統(tǒng)的“脈沖/方向”或“模擬量+電機(jī)位置反饋”運(yùn)動(dòng)指令傳輸方式相比，具有接線簡(jiǎn)單，抗干擾性能好、系統(tǒng)維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)，執(zhí)行電機(jī)選用多年來(lái)在自動(dòng)化行業(yè)廣泛應(yīng)用的松下交流伺服，進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的性價(jià)比。因此，TRIO的MC464運(yùn)動(dòng)控制器和松下A4N網(wǎng)絡(luò)化伺服驅(qū)動(dòng)器的產(chǎn)品組合是多軸網(wǎng)絡(luò)化伺服控制系統(tǒng)的首選方案。此技術(shù)方案已用于檢測(cè)設(shè)備、模擬裝置等多種自動(dòng)化設(shè)備。
