目前,工業(yè)領域大量使用配置各異的工業(yè)計算機(IPC)作為運動控制、機器視覺、數據采集等功能的計算中心。然而,IPC作為相對標準的自動化核心元器件,需要不斷的進化才能滿足自動化行業(yè)各種應用的需求,包括與周邊設備交互、可擴展性、運動控制功能實現、可靠性等等方面。
ProU團隊設計了“winMotion”系列IPC,希望解決作為數字化裝備計算中心的痛點:
現在自動化設備上的相機應用越來越多,傳統IPC內置的網口數量比較少,擴展PCI/PCIe網卡會帶來可靠性,IPC體積,成本等問題,特別是安裝在比較惡劣環(huán)境中的自動化設備。
winMotion提供了豐富的外部接口,如下圖所示。在精巧的體積內,集成了幾乎自動化設備常用所需的所有類型的接口。大幅度簡化工程師的設計和選型工作,亦提高了自動化設備的可擴展性。
winMotion系列工業(yè)計算機采用無風扇設計,可以在高達50℃的環(huán)境中穩(wěn)定工作,IP30防護等級。除主板電池外,IPC內部PCB板完全通過接插件連接以獲得極高的系統穩(wěn)定性。
經過了EMC、震動、環(huán)境溫度測試的標準平臺,大幅度提高了穩(wěn)定性,避免出現類似PCI/PCIe擴展口偶爾出現的金手指接觸不良問題。標配固態(tài)硬盤,提高了抗沖擊性能。
winMotion同時提供了系統盤數據保護功能,避免異常關機可能產生的Windows系統崩潰問題。
通過內置的鐵電存儲器(可選配置),可以在機器異常掉電時存儲機器運行過程中的數據。
運動控制亦是自動化裝備的核心功能, 目前行業(yè)里主流的方案是IPC與PLC通訊或擴展運動控制板卡。然而,這樣會提高機器程序的復雜度,增加機器控制模塊的體積以及維護難度。winMotion內置數字量I/O中集成了豐富的高速輸出和高速計數功能,如下圖:
多達16軸的脈沖輸出,脈沖頻率最高可達200K。高速光耦保證了IPC的外部接口達到PLC級別的穩(wěn)定性和抗干擾性。
同時,高速輸入支持4路頻率200K的AB相高速計數或8路頻率200K的單項高速計數。但就高速接口來看,winMotion幾達到了主流中型PLC的控制規(guī)模,考慮到Intel CPU強大的計算性能(相對于PLC或運動控制板卡的嵌入式CPU而言)。WinMotion是自動化行業(yè)視覺+運動應用非常理想的計算與控制中心。
基于內置的實時系統,winMotion可以實現傳統工業(yè)計算機較難實現的快速任務。如下圖:
以上功能的編程方式類似運動控制板卡,用戶可以通過API函數調用實現:
現場總線技術是工業(yè)4.0的核心需求之一。我們一直在探索IPC可靠、便捷的實現工業(yè)現場總線的方案?;诂F場總線技術,用戶可以實現高性能的運動控制;在不增加IPC體積的前提下實現多軸,多IO點的機器控制;方案工程師可以在海量的EtherCAT從站中選擇最佳性價比的從站解決方案;與機器視覺、測量系統實現更高效的交互......
最終,我們在winMotion系列工業(yè)計算機實現了這個夢想,用戶通過調用我們提供的API函數(與脈沖方式應用方法一樣),可以把IPC的一個網口變成EtherCAT主站,直接控制基于EtherCAT總線的伺服、步進、IO等等從站模塊。
并且用戶可以在winMotion上同時實現EtherCAT和脈沖運動控制同時工作,滿足靈活且功能強大的機器控制需求,如下圖所示:
基于EtherCAT總線技術,ProU團隊與德國運動控制算法公司合作,為客戶提供了高級運動控制算法函數,用戶可以通過調用API函數實現諸如速度與力矩前饋,多軸空間插補,電子凸輪等高級運動控制功能。
總結,WinMotion是高性能工業(yè)計算機、運動控制板卡與Microsoft Windows+RTOS的集合體,是面向未來的工業(yè)計算機生態(tài)。
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