EtherCAT架构的PC型多机器人控制方案.pdf

在现代自动化控制系统中，EtherCAT技术因其卓越的性能与高效率，在工业机器人控制领域得到了广泛的应用。EtherCAT即Ethernet for Control Automation Technology，是一种实时以太网技术，由德国Beckhoff公司提出，并且与常见的以太网技术相比，其主要优势在于高传输速率、低系统延迟和灵活的网络拓扑结构。 EtherCAT技术能够在标准以太网卡上运行，通过修改以太网的底层协议实现更高效率的实时通信。它采用一主多从的架构，支持多种设备连接和复杂的网络拓扑配置。这种技术不仅提供了高速的数据传输，还支持精确的时钟同步，这对于实现多机器人同步控制至关重要。 随着《中国制造2025》和德国工业4.0等智能制造战略的提出，工业机器人的应用已逐渐从单机和制造单元的智能化转向利用多机器人组成的自动化生产线，实现全面自动化。因此，控制系统的灵活性和扩展能力变得尤为重要。基于PC的工业控制系统方案提供了一种解决方案，它能够很好地兼容PLC应用，并提高系统的集成度，同时降低构建成本，提升运行效率。 在此背景下，本文提出了一种基于EtherCAT架构的PC型多机器人控制方案。该方案使用开源EtherCAT主站，使得任意一台支持标准网卡的PC机都可以作为机器人控制器。这种控制方案不仅能够实现对多个机器人节点的快速接入与有效控制，而且具有成本低、通用性好、控制精度高、易于拓展等优势。 对于方案的具体实现，系统集成了G代码解释器，以支持标准G代码的控制。G代码是数控机床广泛使用的编程语言，通过它可以实现对机器人的精确控制。使用G代码解释器，可以使得工业控制程序更加标准化和统一，进而简化了多机器人控制系统的开发和部署。 文章还介绍了基于EtherCAT技术的生产应用案例，例如库卡公司和葡萄牙的Sodecia公司，这些案例展示了EtherCAT技术在实际生产中的应用成效和优势。此外，深圳市软赢科技有限公司开发的RMX控制系统也是一个创新的例子，其能够在单个PC多核CPU上高效地控制多台机器人，无需额外的机器人硬件控制器。 在实际应用中，对于多种工业设备和模块的集成，EtherCAT技术提供了强大的支持。系统可以根据不同的应用需求，将从站模块进行分类，并生成接入节点信息表。该表包含了被控机器人对象相关的从站模块编号和信息。通过这种方式，机器人节点与接入层的接入槽进行连接，实现了“虚绑定”的过程，从而完成节点的有效控制。 需要注意的是，尽管EtherCAT技术具有诸多优势，但其在工业控制领域的应用还面临着一些挑战。例如，目前多数基于EtherCAT的方案依赖于Beckhoff公司的TwinCAT软件和工业PC机。TwinCAT软件作为商业软件，其成本较高，而且其复杂的配置也增加了用户的学习成本。因此，探索基于开源EtherCAT主站的控制方案，对于降低总体成本和简化控制系统的配置具有重要意义。 本文提出的基于EtherCAT架构的PC型多机器人控制方案，通过开源EtherCAT主站和PC控制平台的应用拓展，能够有效地解决多机器人控制单元灵活接入的问题。这项技术不仅在技术层面具有创新性，而且在实际工业应用中也显示出了其广阔的前景和应用价值。随着智能制造的不断发展，该方案有望推动多机器人自动化生产线的快速部署，从而提高整个制造业的效率和智能化水平。