EtherCAT技术在库卡机器人控制系统上的应用.doc

EtherCAT技术在库卡机器人控制系统上的应用.doc深圳稻草人自动化培训

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EtherCAT技术在库卡机器人控制系统上的 应用
自2010年以来，库卡一直采用 EtherCAT技术作为所有库卡机器人控制系统中的
系统总线。最新的 KR AGILUS 机器人和LBR iiwa轻型机器人的紧凑型控制器也是在 EtherCAT基础上实施的。Beckhoff基于工业以太网的 EtherCAT因而可以作为整个当前
库卡控制系统范围内的基础技术集成。
1996年，库卡机器人有限公司成为第一家引进完全基于 Windows PC的机器人控
制系统的机器人制造商。第一代控制系统的成功很大程度上可以归因于使用了广为办公室用 户所熟悉和客户接受的 Windows技术实现了直观操作指导，以及 PC技术的高性能。凭
借消费品市场中的IT产品，能够以较低的成本实现高创新能力和高性能。 就新一代的库卡
机器人控制系统的设计而言，除了 Windows和PC —即通过以太网实现的通用通信，还
采用了 IT领域里更加成熟的技术，这不得不说是一个巨大的进步。需要一个功能非常强大、 高速、高确定性的总线系统来实现控制器内的内部通信。为此，自 2010年以来，库卡一
直采用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。
一个标准现场总线通常用于机器人控制系统在
I/O、蜂巢和设备层的外部通信， 从而
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， 而机器人控制系统则必
须能够与所选择的技术连接。
借助于完全集成的 “”视觉系统，机器人也可以在非结构化环境中灵活应用
然而，在一个机器人控制系统内不同组件 （如驱动器和位置编码器） 之间也需要进行
复杂的数据传输，以便能够实施对实时性能要求较高的控制和调节任务。 此外，内部设备必
须为安全技术和控制基础设施进行信息交换， 更不用说显示和操作。为此在上一版本的 KR
C4机器人控制系统中要用到不同的通信技术，从而导致使用大量不同的插头和电缆。
在规划目前这套库卡控制系统时详细考虑了这个问题， 同时也考虑到当前以太网技术 的能力能否以较高的数据传输速率满足实时和安全性，所有这些都具有 IT领域所熟悉特 点。此外，以太网的优点是不同的协议可以通过一根线传输， 这将大大降低系统中使用的电 缆数量。
该项目开发的一个重要目标是使用尽可能少的数量的不同通信技术， 实现与现场总线
使用最广为接受和开放的行业标准。
此外，性能受限的硬件需要用智能软件功能取代， 而这
之所以成为可能，是由于现代多核
PC具有很高的计算能力。更少的硬件意味着可以延长
MTBF （平均无故障时间）以及降低开发成本、单价及物流成本。这些标准化使得所需的硬
件组件的数量减少了 33 %，使用的插头连接器和电缆数量减少了 50 %之多。
与现场层通信：软件堆栈或网关?
通过PC中业已存在的以太网设备，现场总线与基于以太网的现场总线（如 PR0FINET 或EtherNet/IP ）的链接可以完全通过软件实现，而不是