基于KRTS的總線式軟運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)設(shè)計(jì)及其實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)，自動(dòng)化設(shè)備的需求量將越來(lái)越大。運(yùn)動(dòng)控制器作為自動(dòng)化設(shè)備的控制核心其需求量也將隨著變大。為了適應(yīng)目前越來(lái)越智能化、網(wǎng)絡(luò)化、高速化以及多樣化的自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展，現(xiàn)代的運(yùn)動(dòng)控制器必須要有能集成各種傳感器設(shè)備的能力，良好的網(wǎng)絡(luò)通信能力，強(qiáng)大的計(jì)算能力，高可靠性，以及高度的開放性和易用性。然而目前國(guó)內(nèi)大部分運(yùn)動(dòng)控制器存在網(wǎng)絡(luò)通信能力不強(qiáng)，開放性不夠，性價(jià)比不高，不能很好的集成各種傳感器，特別是視覺傳感器等問(wèn)題，這就限制

2、了我國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文基于德國(guó)Kithara公司的windows實(shí)時(shí)拓展套件KRTS設(shè)計(jì)了一種總線式軟運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)，給出了從運(yùn)動(dòng)控制程序開發(fā)端到運(yùn)行端的一整套解決方案。該平臺(tái)以IPC為硬件平臺(tái)，以安裝了KRTS實(shí)時(shí)拓展套件的windows系統(tǒng)為軟件平臺(tái)，支持EtherCAT和EtherMAC總線接口，提供符合PLCopen規(guī)范的運(yùn)動(dòng)控制庫(kù)、內(nèi)核實(shí)時(shí)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)通信接口，以及圖形化平臺(tái)管理工具。此外設(shè)計(jì)的平

3、臺(tái)還能集成實(shí)時(shí)視覺功能，并支持用戶對(duì)系統(tǒng)組件庫(kù)的拓展。
　　本文分別從平臺(tái)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)總線驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)及其封裝集成，平臺(tái)功能組件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，平臺(tái)管理工具及其使用策略設(shè)計(jì)這三個(gè)方面闡述構(gòu)建的總線式軟運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)。
　　對(duì)于平臺(tái)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)總線驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)及其封裝集成，為了說(shuō)明在本文設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)下對(duì)其他KRTS未支持的總線驅(qū)動(dòng)及其接口開發(fā)過(guò)程，設(shè)計(jì)了課題組自主研發(fā)的EtherMAC在設(shè)計(jì)的軟運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)下的驅(qū)動(dòng)及其接口。同時(shí)為

4、提高驅(qū)動(dòng)接口的易用性，設(shè)計(jì)了一個(gè)主站驅(qū)動(dòng)接口封裝集成方法，并以應(yīng)用最廣泛的且KRTS支持的EtherCAT驅(qū)動(dòng)接口為例，詳細(xì)說(shuō)明了驅(qū)動(dòng)接口封裝和集成的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。
　　平臺(tái)功能組件的設(shè)計(jì)，其分為平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制庫(kù)設(shè)計(jì)以及平臺(tái)數(shù)據(jù)通信方案及其接口設(shè)計(jì)。對(duì)于平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制庫(kù)的設(shè)計(jì)，為了方便用戶使用，本文參照PLCopen運(yùn)動(dòng)控制規(guī)范構(gòu)建平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制庫(kù)，并從運(yùn)動(dòng)控制功能塊用戶使用接口形式，虛擬軸CiA402數(shù)據(jù)接口，功能塊的實(shí)現(xiàn)，以及運(yùn)動(dòng)控制算

5、法等方面詳細(xì)闡述了運(yùn)動(dòng)控制庫(kù)設(shè)計(jì)方法。對(duì)于平臺(tái)數(shù)據(jù)通信方案及接口的設(shè)計(jì)，本文分別設(shè)計(jì)了本地應(yīng)用通信和遠(yuǎn)程應(yīng)用通信方案，而后對(duì)遠(yuǎn)程通信方案的用戶使用接口進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　對(duì)于平臺(tái)管理工具的設(shè)計(jì)，本文主要從系統(tǒng)配置和狀態(tài)管理，實(shí)時(shí)以太網(wǎng)總線資源管理，任務(wù)管理，全局資源管理以及用戶實(shí)時(shí)應(yīng)用管理這幾個(gè)方面，對(duì)其設(shè)計(jì)的功能做詳細(xì)介紹，并在這基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了平臺(tái)的使用策略。
　　最后，本文通過(guò)一個(gè)五軸串聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用項(xiàng)目，來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的平臺(tái)。此外