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小規(guī)模實(shí)時(shí)總線的王者,RTEX總線與松下的“前世今生”

小規(guī)模實(shí)時(shí)總線的王者,RTEX總線與松下的“前世今生”

  人人想做百年企業(yè),但極少人能活一百年。而松下這家百年老店做到持續(xù)不衰的秘密,便是應(yīng)了“適時(shí)而變”這個(gè)詞。所以,松下不再是傳統(tǒng)印象中普通的家用電器廠商,在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的,就是讓你耳目一新的松下。


  在工業(yè)控制總線及IIOT的技術(shù)積累上,松下更是走在了行業(yè)前沿,依賴持續(xù)不斷的技術(shù)積累和創(chuàng)新,靠著對(duì)行業(yè)需求的深入洞悉,以及著眼未來的眼界與遠(yuǎn)見,早在13年前,作為在中國(guó)具有極高占有率及知名度的伺服電機(jī)廠家,松下就預(yù)見到:未來將會(huì)有一股網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備發(fā)展的浪潮。于是,RTEX運(yùn)動(dòng)控制總線于2004年誕生。歷經(jīng)多年發(fā)展,如今的RTEX已從松下的襁褓中脫穎而出,成長(zhǎng)為集IO、步進(jìn)、變頻等下位從站為一體的成熟工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線。



RTEX成就小規(guī)??偩€王者的四大法寶

 

  接球、停球、轉(zhuǎn)身過人、抬腳射門、球進(jìn)!近兩年舉辦的中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)上,你一定會(huì)被松下展會(huì)上“內(nèi)馬爾”驚艷的技藝所折服,殊不知背后支持RTEX總線的A6伺服馬達(dá)同樣有著“內(nèi)馬爾”般的絕技:快速、精準(zhǔn)。這里的RTEX總線就是實(shí)時(shí)連接著松下PLC控制器和AC伺服馬達(dá)的高速運(yùn)動(dòng)控制總線,技術(shù)特點(diǎn)如下:


  *在0.5ms的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)最大為32節(jié)點(diǎn)的通信


  *基于100Mbps的全雙工以太網(wǎng)通訊,支持環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)


  *具備高精度的插補(bǔ)同步時(shí)鐘,保證全部伺服可與上位裝置同時(shí)動(dòng)作,同時(shí)實(shí)現(xiàn) CP(Continuous Path)控制


  *允許整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的線纜長(zhǎng)度最大200米,節(jié)點(diǎn)間線纜長(zhǎng)度最大60米


  *抗噪性達(dá)到IEC61000-4-4標(biāo)準(zhǔn),能適應(yīng)2.5kV/s的噪聲


  *全部控制系統(tǒng)采用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)信號(hào)連接,達(dá)到低成本、易連接、易擴(kuò)展的性能


  *連接線纜少


  因此,RTEX總線給用戶帶來的利處是:開發(fā)簡(jiǎn)單、高性能、簡(jiǎn)單低成本、高可靠性。那么,這“四大法寶”究竟如何體現(xiàn)?


  “開發(fā)簡(jiǎn)單”體現(xiàn)在,總線根據(jù)實(shí)現(xiàn)特征可分為硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)兩大類,比如,EtherCAT是屬于軟實(shí)時(shí)總線,而RTEX總線則屬于硬實(shí)時(shí)總線。硬實(shí)時(shí)總線通過芯片來保證通信的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性,分擔(dān)了CPU處理同步時(shí)鐘的工作,所以和軟實(shí)時(shí)比較,硬實(shí)時(shí)可省去大量軟件開發(fā)的時(shí)間。


  “高性能”體現(xiàn)在,基于100Mbps 的RTEX 網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議,包括上位主控制器在內(nèi)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn),都具備一個(gè)出口和一個(gè)入口。從控制主機(jī)的出口開始,主機(jī)與節(jié)點(diǎn)之間相互串聯(lián),最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的出口回到到控制主機(jī)的入口,構(gòu)成了RTEX總線使用的傳送效率高的環(huán)形拓?fù)?。環(huán)形拓?fù)渫ㄟ^簡(jiǎn)單的單向通行,一根電纜內(nèi)只使用一對(duì)信號(hào)線,所以具備高速通信中沒有串?dāng)_的優(yōu)點(diǎn)。以往的雙方向通行傳送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)經(jīng)由數(shù)較多,所以傳送效率低下,現(xiàn)在,單向通行由于路徑簡(jiǎn)單,所以具有高傳送效率。



  “簡(jiǎn)單低成本”體現(xiàn)在,硬實(shí)時(shí)總線不需要CPU進(jìn)行額外時(shí)鐘同步運(yùn)算,因而CPU的負(fù)擔(dān)降低,相比軟實(shí)時(shí),實(shí)現(xiàn)同樣的短周期控制時(shí),硬實(shí)時(shí)可節(jié)約CPU的成本。相反另外不同于我們傳統(tǒng)的“軟件免費(fèi)”的思維,軟件的開發(fā)需要很高的開發(fā)成本,并且開發(fā)門檻較高。所以,通常很多開發(fā)者都會(huì)最終選擇購買成熟的軟實(shí)時(shí)核來完成開發(fā),估算下來并不會(huì)比硬件實(shí)時(shí)節(jié)約成本。



  “高可靠性”體現(xiàn)在,在脈沖式系統(tǒng)的組建過程中,隨著伺服電機(jī)數(shù)量的增加,設(shè)備之間的接線也變得繁瑣復(fù)雜。而在設(shè)備升級(jí)至網(wǎng)絡(luò)模式后,控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器之間只需通過CAT5e進(jìn)行連接,不僅接線成本顯著下降,而且避免了脈沖指令的頻率瓶頸,也能有效提升系統(tǒng)的抗干擾性,從而達(dá)到業(yè)界高級(jí)別的性能。



快速應(yīng)變 高性能柔性生產(chǎn)的利器


  在強(qiáng)調(diào)柔性生產(chǎn)的今天,小型設(shè)備組成的流水線更具有快速應(yīng)變的優(yōu)勢(shì)。這也是小規(guī)模實(shí)時(shí)總線的價(jià)值所在。RTEX正是適應(yīng)于這種小系統(tǒng)的實(shí)時(shí)總線。


  目前,RTEX總線支持32個(gè)節(jié)點(diǎn),每個(gè)完整的數(shù)據(jù)包都包括了32個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出信息與反饋信息,它共分為 64個(gè)數(shù)據(jù)塊。此外,RTEX總線提供控制字寄存器與狀態(tài)字寄存器。其中每個(gè)數(shù)據(jù)塊大小為 16bytes,只包含有必要的位置、速度信息以及一些命令字和狀態(tài)字。以基于RTEX總線的主站為核心,主機(jī)側(cè)都會(huì)一次性對(duì)所有節(jié)點(diǎn)發(fā)出控制命令,同時(shí)獲取到所有節(jié)點(diǎn)的反饋信號(hào),并完成對(duì)所有節(jié)點(diǎn)輸出的控制。


  當(dāng)然,如要提供大于32節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)段,RTEX同樣可以通過追加通道數(shù)來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)數(shù)的倍增,每個(gè)通道最后匯聚于計(jì)算機(jī)CPU(主頻200M的MCU就可以),因而實(shí)時(shí)性不會(huì)受到任何影響。


  盡管目前伺服馬達(dá)的控制部分仍以脈沖系統(tǒng)為主,但其網(wǎng)絡(luò)化趨勢(shì)愈發(fā)明顯。特別是通過PLC(可編程控制器)控制伺服電機(jī)組建高效、易用的機(jī)電一體化平臺(tái),已逐漸成為領(lǐng)先制造企業(yè)的共識(shí)。具備32節(jié)點(diǎn)的RTEX總線不但應(yīng)用于伺服馬達(dá)、而且也支持直線伺服馬達(dá)、IO、步進(jìn)馬達(dá)及變頻器等從站設(shè)備中。


  在伺服馬達(dá)的控制中,RTEX總線可以進(jìn)行PP(規(guī)劃位置)、CP(連續(xù)位置)、CV(連續(xù)速度)及CT(連續(xù)轉(zhuǎn)矩)等方式的控制。舉例來說,PP控制通常指點(diǎn)位的控制,就是發(fā)出目標(biāo)位置坐標(biāo)來控制位置,它常用于點(diǎn)到點(diǎn)的控制,不需要關(guān)心行走軌跡。



  CP控制則需要通過上位控制器不斷進(jìn)行加減速度,位置的計(jì)算,這不僅要保證最終的位置,同時(shí)還要確保到達(dá)最終位置的軌跡也達(dá)到預(yù)期值。所以,利用RTEX總線,可以保證伺服電機(jī)的同步運(yùn)行,從而實(shí)現(xiàn)龍門控制等機(jī)械上容易因?yàn)檫\(yùn)行速度不一致而導(dǎo)致卡死的現(xiàn)象發(fā)生。



RTEX One Stop Solution——松下與RTEX的互動(dòng)力


  松下利用在控制、驅(qū)動(dòng)等方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì),自主開發(fā)出高速網(wǎng)絡(luò)化的RTEX總線,以契合中國(guó)、日本、韓國(guó)及亞洲市場(chǎng)客戶的高階需求。自松下從2004年推出第一款RTEX總線產(chǎn)品至今,目前已發(fā)展至A4N、A5N、A6N三代伺服電機(jī)產(chǎn)品,在高速半導(dǎo)體綁定機(jī)、高速貼片機(jī)、并聯(lián)機(jī)械手、高精度機(jī)床、娛樂機(jī)器、醫(yī)療設(shè)備及各種自動(dòng)化專機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)形成廣泛應(yīng)用。


(松下關(guān)于RTEX的發(fā)展歷程)


  RTEX是一個(gè)開放的總線,支持與各大控制器廠商形成的解決方案,而在松下社內(nèi)一個(gè)經(jīng)典的系統(tǒng)集成案例對(duì)RTEX做了極好的詮釋:FP-XH RTEX系列控制器和MINAS A6N伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,分別是在FP-XH(運(yùn)動(dòng)控制型)和MINAS A6標(biāo)準(zhǔn)型基礎(chǔ)上,通過增加RTEX通信功能升級(jí)而來,滿足用戶從位置控制向高性能運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展的需要。


  其中,松下小型運(yùn)動(dòng)控制型PLC的FP-XH-M8N (RTEX系列)除具備0.04us/步的基本指令處理、0.5ms/5K步掃描周期等指標(biāo)外,還新增多組2軸或3軸的直線/圓弧/螺旋插補(bǔ)以及電子齒輪/電子離合器/電子凸輪等豐富的運(yùn)動(dòng)控制功能,集成度更高。


  A6N伺服驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)頻率則達(dá)到3200Hz,較前代產(chǎn)品提升40%,并通過23bit編碼器、負(fù)載變動(dòng)抑振、全閉環(huán)控制等特性完成高精度驅(qū)動(dòng)。二者配合時(shí),能夠?qū)崿F(xiàn)低至0.0625ms的最短通信周期,使系統(tǒng)性能最優(yōu)化。


  面對(duì)高速化、高精度的發(fā)展趨勢(shì)之時(shí),傳輸速度為4Mpps的脈沖指令已經(jīng)顯得力不從心。而在松下打造的RTEX總線系統(tǒng)中,最大可發(fā)送4Gpps的高分解能位置控制指令,優(yōu)勢(shì)明顯。此外,多軸脈沖伺服無法進(jìn)行同步控制,而RTEX最多支持8軸同步控制,應(yīng)用靈活度更有保證。而RTEX總線與松下伺服控制產(chǎn)品的結(jié)合,則是更完美的拍檔。


RTEX伙伴俱樂部——擁抱物聯(lián)網(wǎng)


  目前,RTEX總線已獲得眾多控制器廠商的支持。而以推廣RTEX總線技術(shù)及其應(yīng)用為宗旨的聯(lián)盟性組織——RTEX伙伴俱樂部,現(xiàn)已初具規(guī)模。通過成立RTEX伙伴俱樂部,松下致力于共同促進(jìn)中國(guó)廠家的智慧化、物聯(lián)網(wǎng)化進(jìn)程。為適應(yīng)市場(chǎng)變化和客戶需要,松下組織核心的RTEX總線合作伙伴及經(jīng)銷商,于2017年6月8日松下金橋?qū)嶒?yàn)室開業(yè)儀式上舉辦RTEX在中國(guó)的第一次伙伴俱樂部活動(dòng),并獲得RTEX合作伙伴的一致好評(píng)。



(RTEX聯(lián)盟合作伙伴)


現(xiàn)在,不管你從事于:


*對(duì)于高速度要求的電子零部件實(shí)裝/半導(dǎo)體制造領(lǐng)域

*對(duì)于高精度要求的CNC工作機(jī)械

*對(duì)于同步性要求較高的機(jī)器人領(lǐng)域

  • 攝像模塊組裝、線處理機(jī)、包裝機(jī)械、纖維機(jī)械、醫(yī)療用CT掃描儀及電影院4D影院等新興、前衛(wèi)的領(lǐng)域


  RTEX-小型實(shí)時(shí)總線的王者,在實(shí)現(xiàn)工廠智能化,物聯(lián)網(wǎng)化同時(shí),給你帶來更多價(jià)值。



  所以,RTEX厲害吧!還不趕快跟上組織,參加RTEX CLUB(RTEX伙伴俱樂部),讓松下專家和高手帶你一起玩轉(zhuǎn)RTEX,成為進(jìn)階行業(yè)前沿的技術(shù)大牛!




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