基于KRTS的總線式軟運動控制平臺設計及其實現(xiàn).pdf

1、隨著中國制造業(yè)的轉型和升級，自動化設備的需求量將越來越大。運動控制器作為自動化設備的控制核心其需求量也將隨著變大。為了適應目前越來越智能化、網(wǎng)絡化、高速化以及多樣化的自動化設備的發(fā)展，現(xiàn)代的運動控制器必須要有能集成各種傳感器設備的能力，良好的網(wǎng)絡通信能力，強大的計算能力，高可靠性，以及高度的開放性和易用性。然而目前國內(nèi)大部分運動控制器存在網(wǎng)絡通信能力不強，開放性不夠，性價比不高，不能很好的集成各種傳感器，特別是視覺傳感器等問題，這就限制

2、了我國裝備制造業(yè)的發(fā)展。
　　針對上述問題，本文基于德國Kithara公司的windows實時拓展套件KRTS設計了一種總線式軟運動控制平臺，給出了從運動控制程序開發(fā)端到運行端的一整套解決方案。該平臺以IPC為硬件平臺，以安裝了KRTS實時拓展套件的windows系統(tǒng)為軟件平臺，支持EtherCAT和EtherMAC總線接口，提供符合PLCopen規(guī)范的運動控制庫、內(nèi)核實時應用程序數(shù)據(jù)通信接口，以及圖形化平臺管理工具。此外設計的平

3、臺還能集成實時視覺功能，并支持用戶對系統(tǒng)組件庫的拓展。
　　本文分別從平臺實時以太網(wǎng)總線驅動設計及其封裝集成，平臺功能組件設計及實現(xiàn)，平臺管理工具及其使用策略設計這三個方面闡述構建的總線式軟運動控制平臺關鍵技術。
　　對于平臺實時以太網(wǎng)總線驅動設計及其封裝集成，為了說明在本文設計的運動控制平臺下對其他KRTS未支持的總線驅動及其接口開發(fā)過程，設計了課題組自主研發(fā)的EtherMAC在設計的軟運動控制平臺下的驅動及其接口。同時為

4、提高驅動接口的易用性，設計了一個主站驅動接口封裝集成方法，并以應用最廣泛的且KRTS支持的EtherCAT驅動接口為例，詳細說明了驅動接口封裝和集成的實現(xiàn)過程。
　　平臺功能組件的設計，其分為平臺運動控制庫設計以及平臺數(shù)據(jù)通信方案及其接口設計。對于平臺運動控制庫的設計，為了方便用戶使用，本文參照PLCopen運動控制規(guī)范構建平臺運動控制庫，并從運動控制功能塊用戶使用接口形式，虛擬軸CiA402數(shù)據(jù)接口，功能塊的實現(xiàn)，以及運動控制算

5、法等方面詳細闡述了運動控制庫設計方法。對于平臺數(shù)據(jù)通信方案及接口的設計，本文分別設計了本地應用通信和遠程應用通信方案，而后對遠程通信方案的用戶使用接口進行設計。
　　對于平臺管理工具的設計，本文主要從系統(tǒng)配置和狀態(tài)管理，實時以太網(wǎng)總線資源管理，任務管理，全局資源管理以及用戶實時應用管理這幾個方面，對其設計的功能做詳細介紹，并在這基礎上設計了平臺的使用策略。
　　最后，本文通過一個五軸串聯(lián)機器人應用項目，來驗證設計的平臺。此外