概述

近年來，工業(yè)自動化領(lǐng)域?qū)χ悄軝C(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)的需求不斷增長。

常見的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動控制方式有兩種：一種是基于工控機(jī)和控制卡，功能強(qiáng)大但復(fù)雜、布線多、兼容性差；另一種是基于軟PLC，使用個人計算機(jī)或嵌入式控制器，具有開放的體系結(jié)構(gòu)、便于開發(fā)和維護(hù)，支持多種編程語言，不受技術(shù)壟斷限制。

宏集的MC系列控制器，結(jié)合了先進(jìn)的CODESYS軟PLC編程環(huán)境，為用戶帶來了無與倫比的優(yōu)勢和靈活性。

控制系統(tǒng)方案設(shè)計

宏集機(jī)器人控制系統(tǒng)采用一主多從的控制模式，主站采用宏集MC-Prime控制器，從站采用帶EtherCAT接口的伺服驅(qū)動器，主站和從站之間采用工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

軟件開發(fā)平臺在PC端采用CODESYS編程環(huán)境，支持基于IEC-61131-3的6種標(biāo)準(zhǔn)編程語言（梯形圖，結(jié)構(gòu)化文本，順序功能圖等），編譯通過后固化到工控機(jī)上，直接發(fā)送指令控制機(jī)器人的運(yùn)動。機(jī)器人控制系統(tǒng)模型如下圖所示.

機(jī)器人控制系統(tǒng)架構(gòu)

方案優(yōu)勢

1.支持多軸控制和豐富的運(yùn)動算法

宏集MC-Prime控制器基于CODESYS平臺進(jìn)行開發(fā)，通過圖形化編程界面和豐富的函數(shù)庫使得編程變得簡單而直觀。例如，在Delta機(jī)器人控制過程中，可以將將三足機(jī)器人整體視為一個運(yùn)動軸組，通過綜合控制機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)和動作，實現(xiàn)機(jī)器人的整體運(yùn)動和姿態(tài)調(diào)整。

宏集MC-Prime控制器集成了CODESYS SoftMotion庫的功能，為CNC和機(jī)器人控制帶來了顯著優(yōu)勢：

? 完整的CNC編程支持

宏集MC-Prime控制器結(jié)合CODESYS提供的符合DIN66025標(biāo)準(zhǔn)的3D CNC編輯器和G代碼編程支持。這使得宏集MC控制器能夠在IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的上位編程環(huán)境中實現(xiàn)復(fù)雜的CNC控制，簡化了CNC編程流程并提高了效率。

? 內(nèi)置的CNC功能庫

宏集MC-Prime控制器內(nèi)置了所有必要的CNC POU庫，包括幾何數(shù)據(jù)處理、插補(bǔ)和運(yùn)動學(xué)變換等。這些庫使MC控制器成為一個強(qiáng)大的CNC控制平臺，能夠靈活應(yīng)對不同的CNC應(yīng)用需求。

? 軟件集成機(jī)器人控制

通過CODESYS SoftMotion Robotics庫，宏集MC-Prime控制器支持軸組的運(yùn)動學(xué)模型設(shè)置和機(jī)器人路徑規(guī)劃。它還支持PLCopen Part4標(biāo)準(zhǔn)功能塊，提供了集成的機(jī)器人模型，包括各種龍門機(jī)器人、三足機(jī)器人和SCARA機(jī)器人等。

工程師可以通過調(diào)用SoftMotion運(yùn)動庫中的功能塊，輕松地實現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動控制算法和邏輯，加快開發(fā)周期，提高生產(chǎn)效率。

2.高性能實時控制

宏集MC系列控制器配備先進(jìn)的多核處理器和實時操作系統(tǒng)，可以實現(xiàn)微秒級實時性和毫秒級的運(yùn)動控制響應(yīng)。這意味著用戶可以實現(xiàn)高精度、高速度的機(jī)器人運(yùn)動，確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和效率。

宏集MC系列控制器進(jìn)行多軸控制的軸數(shù)和實時性如下：

3.高安全性，SIL3， PLe安全等級

宏集SC安全控制器可以有效地監(jiān)測和控制機(jī)器人運(yùn)動過程中的安全風(fēng)險，通過實時監(jiān)測機(jī)器人位置、速度和周圍環(huán)境，及時檢測潛在的碰撞或危險情況。例如，通過安裝安全傳感器（如光柵、激光掃描器、安全攝像頭等），安全控制器能夠檢測到人員進(jìn)入危險區(qū)域，并及時停止機(jī)器人的運(yùn)動，從而保護(hù)操作員的安全。

在工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)器人安全是一個重要的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求。通過集成宏集SC安全控制器，可以使機(jī)器人系統(tǒng)滿足高度嚴(yán)格的安全完整性要求（SIL 3）和機(jī)械安全性能要求（PL e），這種級別適用于對安全性能和機(jī)械可靠性要求都非常高的應(yīng)用場景，可以幫助企業(yè)遵守相關(guān)的安全法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，降低潛在的法律風(fēng)險和責(zé)任。

P.S. SIL 分為 SIL 1 到 SIL 4，SIL 數(shù)字越高，表示系統(tǒng)在減少危險發(fā)生和控制風(fēng)險方面的性能要求越嚴(yán)格；PL 分為 PL a 到 PL e，PL 級別越高，表示系統(tǒng)在執(zhí)行安全功能時的性能要求越高。

總結(jié)

宏集MC系列控制器結(jié)合CODESYS編程環(huán)境和宏集SC安全控制器，為用戶提供了全方位的智能機(jī)器人運(yùn)動控制解決方案。這種集成提升了生產(chǎn)線靈活性和響應(yīng)能力，簡化了系統(tǒng)集成和維護(hù)。CODESYS開放架構(gòu)和豐富函數(shù)庫為宏集MC控制器提供定制和擴(kuò)展能力，助力企業(yè)應(yīng)對快速變化的生產(chǎn)需求，提高生產(chǎn)效率和可靠性。

審核編輯 黃宇