在工業(yè)應(yīng)用中，大多數(shù)自動(dòng)化都基于PLC專用計(jì)算機(jī)，從各種傳感器讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀?zhí)行器以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制過程。業(yè)界用于在 PLC、傳感器和執(zhí)行器之間交換數(shù)據(jù)的常用通信協(xié)議是 EtherCAT。該協(xié)議最初由 Beckhoff 開發(fā)，提供了一種以非常高的更新速率實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的簡單方法。

什么是可編程控制器？

Programmable Logic Controllers，通常稱為PLC，是設(shè)計(jì)用于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中運(yùn)行的工業(yè)加固型計(jì)算機(jī)。它們廣泛用于制造過程、裝配線和機(jī)器人設(shè)備的控制。它們是模塊化設(shè)備，可以輕松編程和配置，以在不同的工業(yè)環(huán)境中執(zhí)行各種任務(wù)，并且能夠進(jìn)行硬實(shí)時(shí)控制。雖然它們過去只能執(zhí)行一系列簡單的邏輯表達(dá)式，但現(xiàn)在能夠運(yùn)行復(fù)雜的程序。有許多PLC制造商，包括西門子，ABB，倍福，艾倫布蘭德利等。每個(gè)制造商都有自己的產(chǎn)品系列，具有不同的功能和特性（計(jì)算能力、連接性、功耗等）。

什么是TwinCAT？

TwinCAT代表“The Windows Control and Automation Technology”，是Beckhoff開發(fā)的一款軟件。它主要用于編程和配置Beckhoff PLC，這些PLC廣泛用于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。已有軟件模塊（功能）可靈活擴(kuò)展特定應(yīng)用的基本功能。TwinCAT的一大優(yōu)勢(shì)是它可以將標(biāo)準(zhǔn)的基于Windows的PC變成具有實(shí)時(shí)功能的控制器，使其成為開發(fā)PLC應(yīng)用程序的不錯(cuò)選擇。

什么是EtherCAT？

Ethernet for Control Automation Technology 或 EtherCAT 是一種基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，可用于實(shí)時(shí)通信和控制。它是由Beckhoff Automation發(fā)明的，但是一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)，這意味著它不依賴于任何特定的硬件或軟件供應(yīng)商。這使其成為比專有系統(tǒng)更具成本效益的解決方案。它能夠以高達(dá) 10 kHz 的更新速率進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。此外，多個(gè)設(shè)備可以作為菊花鏈相互連接。設(shè)計(jì)EtherCAT設(shè)備的主要缺點(diǎn)是它們?nèi)匀恍枰囟ǖ挠布韺?shí)現(xiàn)通信。EtherCAT基于主從通信模型。EtherCAT主站運(yùn)行在PLC上，是唯一允許通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的主站。EtherCAT從站是所有連接的設(shè)備，如傳感器、執(zhí)行器等，由EtherCAT主站控制。

如何在TwinCAT 3中使用EtherCAT設(shè)備？

物理EtherCAT連接基于以太網(wǎng)，因此EtherCAT設(shè)備可以通過這種電纜直接連接到PLC或PC。將設(shè)備連接到PC時(shí)，檢查TwinCAT是否支持相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)適配器非常重要。對(duì)于大多數(shù)設(shè)備，需要在設(shè)備和 PLC 之間連接 PoE 供電器以提供必要的電源。除了以菊花鏈方式連接多個(gè) EtherCAT 設(shè)備。EtherCAT接線盒也存在，可以創(chuàng)建更復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

配置EtherCAT主站和添加設(shè)備的最簡單方法是在I/O>設(shè)備的右鍵單擊菜單中選擇“掃描”選項(xiàng)。這將自動(dòng)配置主設(shè)備，掃描EtherCAT設(shè)備（盒）的兼容端口，并將其添加到系統(tǒng)中。

或者，可以通過在I/O的右鍵菜單中選擇“添加現(xiàn)有項(xiàng)目”選項(xiàng)并添加相應(yīng)的設(shè)備來手動(dòng)添加EtherCAT主站和設(shè)備。添加設(shè)備后，其輸入和輸出需要鏈接到程序中的相應(yīng)變量。這實(shí)質(zhì)上是將所連接設(shè)備的輸入和輸出映射到程序中的變量，以便可以在程序與傳感器或執(zhí)行器之間交換數(shù)據(jù)。

例如，從傳感器（機(jī)器人用六軸力傳感器）讀取測(cè)量值或向執(zhí)行器發(fā)送命令?？稍诖颂幷业接嘘P(guān)配置設(shè)備的其他信息。

使用倍福 PLC、Meca500 機(jī)器人和瑞士BOTA Medusa六維力矩傳感器的示例應(yīng)用。

如何在 TwinCAT 3 中使用串行設(shè)備？

也可以使用與 TwinCAT 進(jìn)行串行通信的設(shè)備。串行通信可以通過以下硬件實(shí)現(xiàn)：

? 虛擬 COM 端口

? 物理 COM 端口

? 倍福KL和EL模塊

對(duì)于虛擬 COM 端口，無需將任何設(shè)備添加到系統(tǒng)。虛擬COM端口可以通過“SerialLineControlADS”功能直接從TwinCAT訪問，并且可以讀取數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)较鄳?yīng)的緩沖區(qū)中。對(duì)于物理COM端口和KL端EL模塊，需要將正確的設(shè)備添加到系統(tǒng)中，類似于EtherCAT設(shè)備。從設(shè)備接收和傳輸數(shù)據(jù)可以類似于具有“串行線路控制”功能的虛擬COM端口。例如，可以在此處找到連接 Bota Systems 串行力矩傳感器并正確解析數(shù)據(jù)幀。

雖然可以將串行設(shè)備與TwinCAT一起使用，但只要有可用的EtherCAT設(shè)備，它們應(yīng)該是首選。這是因?yàn)榇型ㄐ诺男阅芡ǔ２蝗鏓therCAT。由于波特率限制在 115'200 波特以及更高的延遲，這導(dǎo)致更新速率顯著降低。

上海耐創(chuàng)測(cè)試技術(shù)有限公司代理的瑞士BOTA系列產(chǎn)品，是力傳感器在機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的佼佼者。如果您對(duì)如何將六維力矩傳感器（六分力傳感器或六軸力傳感器）集成到EtherCAT現(xiàn)場(chǎng)總線中有任何疑問，建議您與我們經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師交談，以發(fā)現(xiàn)最佳解決方案。