在工業(yè)應用中，大多數(shù)自動化都基于PLC專用計算機，從各種傳感器讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀?zhí)行器以實現(xiàn)自動化的控制過程。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現(xiàn)實時控制的簡單方法。

什么是可編程控制器？

Programmable Logic Controllers，通常稱為PLC，是設計用于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中運行的工業(yè)加固型計算機。它們廣泛用于制造過程、裝配線和機器人設備的控制。它們是模塊化設備，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，并且能夠進行硬實時控制。雖然它們過去只能執(zhí)行一系列簡單的邏輯表達式，但現(xiàn)在能夠運行復雜的程序。有許多PLC制造商，包括西門子，ABB，倍福，艾倫布蘭德利等。每個制造商都有自己的產(chǎn)品系列，具有不同的功能和特性（計算能力、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)自動化系統(tǒng)。已有軟件模塊（功能）可靈活擴展特定應用的基本功能。TwinCAT的一大優(yōu)勢是它可以將標準的基于Windows的PC變成具有實時功能的控制器，使其成為開發(fā)PLC應用程序的不錯選擇。

什么是EtherCAT？

Ethernet for Control Automation Technology 或 EtherCAT 是一種基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，可用于實時通信和控制。它是由Beckhoff Automation發(fā)明的，但是一個開放標準，這意味著它不依賴于任何特定的硬件或軟件供應商。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 10 kHz 的更新速率進行實時控制。此外，多個設備可以作為菊花鏈相互連接。設計EtherCAT設備的主要缺點是它們仍然需要特定的硬件來實現(xiàn)通信。EtherCAT基于主從通信模型。EtherCAT主站運行在PLC上，是唯一允許通過網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)的主站。EtherCAT從站是所有連接的設備，如傳感器、執(zhí)行器等，由EtherCAT主站控制。

如何在TwinCAT 3中使用EtherCAT設備？

物理EtherCAT連接基于以太網(wǎng)，因此EtherCAT設備可以通過這種電纜直接連接到PLC或PC。將設備連接到PC時，檢查TwinCAT是否支持相應的網(wǎng)絡適配器非常重要。對于大多數(shù)設備，需要在設備和 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 EtherCAT 設備。EtherCAT接線盒也存在，可以創(chuàng)建更復雜的拓撲結構。

配置EtherCAT主站和添加設備的最簡單方法是在I/O>設備的右鍵單擊菜單中選擇“掃描”選項。這將自動配置主設備，掃描EtherCAT設備（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)有項目”選項并添加相應的設備來手動添加EtherCAT主站和設備。添加設備后，其輸入和輸出需要鏈接到程序中的相應變量。這實質上是將所連接設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（機器人用六軸力傳感器）讀取測量值或向執(zhí)行器發(fā)送命令?？稍诖颂幷业接嘘P配置設備的其他信息。

使用倍福 PLC、Meca500 機器人和瑞士BOTA Medusa六維力矩傳感器的示例應用。

如何在 TwinCAT 3 中使用串行設備？

也可以使用與 TwinCAT 進行串行通信的設備。串行通信可以通過以下硬件實現(xiàn)：

? 虛擬 COM 端口

? 物理 COM 端口

? 倍福KL和EL模塊

對于虛擬 COM 端口，無需將任何設備添加到系統(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木彌_區(qū)中。對于物理COM端口和KL端EL模塊，需要將正確的設備添加到系統(tǒng)中，類似于EtherCAT設備。從設備接收和傳輸數(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。

雖然可以將串行設備與TwinCAT一起使用，但只要有可用的EtherCAT設備，它們應該是首選。這是因為串行通信的性能通常不如EtherCAT。由于波特率限制在 115'200 波特以及更高的延遲，這導致更新速率顯著降低。

上海耐創(chuàng)測試技術有限公司代理的瑞士BOTA系列產(chǎn)品，是力傳感器在機器人應用領域的佼佼者。如果您對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)場總線中有任何疑問，建議您與我們經(jīng)驗豐富的工程師交談，以發(fā)現(xiàn)最佳解決方案。