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小规模实时总线的王者,RTEX总线与松下的“前世今生”

  人人想做百年企业,但极少人能活一百年。而松下这家百年老店做到持续不衰的秘密,便是应了“适时而变”这个词。所以,松下不再是传统印象中普通的家用电器厂商,在工业自动化领域的,就是让你耳目一新的松下。


  在工业控制总线及IIOT的技术积累上,松下更是走在了行业前沿,依赖持续不断的技术积累和创新,靠着对行业需求的深入洞悉,以及着眼未来的眼界与远见,早在13年前,作为在中国具有极高占有率及知名度的伺服电机厂家,松下就预见到:未来将会有一股网络化设备发展的浪潮。于是,RTEX运动控制总线于2004年诞生。历经多年发展,如今的RTEX已从松下的襁褓中脱颖而出,成长为集IO、步进、变频等下位从站为一体的成熟工业现场总线。



RTEX成就小规模总线王者的四大法宝

 

  接球、停球、转身过人、抬脚射门、球进!近两年举办的中国国际工业博览会上,你一定会被松下展会上“内马尔”惊艳的技艺所折服,殊不知背后支持RTEX总线的A6伺服马达同样有着“内马尔”般的绝技:快速、精准。这里的RTEX总线就是实时连接着松下PLC控制器和AC伺服马达的高速运动控制总线,技术特点如下:


  *在0.5ms的时间内实现最大为32节点的通信


  *基于100Mbps的全双工以太网通讯,支持环状拓扑结构


  *具备高精度的插补同步时钟,保证全部伺服可与上位装置同时动作,同时实现 CP(Continuous Path)控制


  *允许整个网络的线缆长度最大200米,节点间线缆长度最大60米


  *抗噪性达到IEC61000-4-4标准,能适应2.5kV/s的噪声


  *全部控制系统采用数字网络信号连接,达到低成本、易连接、易扩展的性能


  *连接线缆少


  因此,RTEX总线给用户带来的利处是:开发简单、高性能、简单低成本、高可靠性。那么,这“四大法宝”究竟如何体现?


  “开发简单”体现在,总线根据实现特征可分为硬实时和软实时两大类,比如,EtherCAT是属于软实时总线,而RTEX总线则属于硬实时总线。硬实时总线通过芯片来保证通信的实时性和稳定性,分担了CPU处理同步时钟的工作,所以和软实时比较,硬实时可省去大量软件开发的时间。


  “高性能”体现在,基于100Mbps 的RTEX 网络通讯协议,包括上位主控制器在内的每一个节点,都具备一个出口和一个入口。从控制主机的出口开始,主机与节点之间相互串联,最后一个节点的出口回到到控制主机的入口,构成了RTEX总线使用的传送效率高的环形拓扑。环形拓扑通过简单的单向通行,一根电缆内只使用一对信号线,所以具备高速通信中没有串扰的优点。以往的双方向通行传送数据的节点经由数较多,所以传送效率低下,现在,单向通行由于路径简单,所以具有高传送效率。



  “简单低成本”体现在,硬实时总线不需要CPU进行额外时钟同步运算,因而CPU的负担降低,相比软实时,实现同样的短周期控制时,硬实时可节约CPU的成本。相反另外不同于我们传统的“软件免费”的思维,软件的开发需要很高的开发成本,并且开发门槛较高。所以,通常很多开发者都会最终选择购买成熟的软实时核来完成开发,估算下来并不会比硬件实时节约成本。



  “高可靠性”体现在,在脉冲式系统的组建过程中,随着伺服电机数量的增加,设备之间的接线也变得繁琐复杂。而在设备升级至网络模式后,控制器与伺服驱动器之间只需通过CAT5e进行连接,不仅接线成本显著下降,而且避免了脉冲指令的频率瓶颈,也能有效提升系统的抗干扰性,从而达到业界高级别的性能。



快速应变 高性能柔性生产的利器


  在强调柔性生产的今天,小型设备组成的流水线更具有快速应变的优势。这也是小规模实时总线的价值所在。RTEX正是适应于这种小系统的实时总线。


  目前,RTEX总线支持32个节点,每个完整的数据包都包括了32个节点的输出信息与反馈信息,它共分为 64个数据块。此外,RTEX总线提供控制字寄存器与状态字寄存器。其中每个数据块大小为 16bytes,只包含有必要的位置、速度信息以及一些命令字和状态字。以基于RTEX总线的主站为核心,主机侧都会一次性对所有节点发出控制命令,同时获取到所有节点的反馈信号,并完成对所有节点输出的控制。


  当然,如要提供大于32节点的网段,RTEX同样可以通过追加通道数来实现节点数的倍增,每个通道最后汇聚于计算机CPU(主频200M的MCU就可以),因而实时性不会受到任何影响。


  尽管目前伺服马达的控制部分仍以脉冲系统为主,但其网络化趋势愈发明显。特别是通过PLC(可编程控制器)控制伺服电机组建高效、易用的机电一体化平台,已逐渐成为领先制造企业的共识。具备32节点的RTEX总线不但应用于伺服马达、而且也支持直线伺服马达、IO、步进马达及变频器等从站设备中。


  在伺服马达的控制中,RTEX总线可以进行PP(规划位置)、CP(连续位置)、CV(连续速度)及CT(连续转矩)等方式的控制。举例来说,PP控制通常指点位的控制,就是发出目标位置坐标来控制位置,它常用于点到点的控制,不需要关心行走轨迹。



  CP控制则需要通过上位控制器不断进行加减速度,位置的计算,这不仅要保证最终的位置,同时还要确保到达最终位置的轨迹也达到预期值。所以,利用RTEX总线,可以保证伺服电机的同步运行,从而实现龙门控制等机械上容易因为运行速度不一致而导致卡死的现象发生。



RTEX One Stop Solution——松下与RTEX的互动力


  松下利用在控制、驱动等方面的技术优势,自主开发出高速网络化的RTEX总线,以契合中国、日本、韩国及亚洲市场客户的高阶需求。自松下从2004年推出第一款RTEX总线产品至今,目前已发展至A4N、A5N、A6N三代伺服电机产品,在高速半导体绑定机、高速贴片机、并联机械手、高精度机床、娱乐机器、医疗设备及各种自动化专机领域已经形成广泛应用。


(松下关于RTEX的发展历程)


  RTEX是一个开放的总线,支持与各大控制器厂商形成的解决方案,而在松下社内一个经典的系统集成案例对RTEX做了极好的诠释:FP-XH RTEX系列控制器和MINAS A6N伺服电机驱动器,分别是在FP-XH(运动控制型)和MINAS A6标准型基础上,通过增加RTEX通信功能升级而来,满足用户从位置控制向高性能运动控制发展的需要。


  其中,松下小型运动控制型PLC的FP-XH-M8N (RTEX系列)除具备0.04us/步的基本指令处理、0.5ms/5K步扫描周期等指标外,还新增多组2轴或3轴的直线/圆弧/螺旋插补以及电子齿轮/电子离合器/电子凸轮等丰富的运动控制功能,集成度更高。


  A6N伺服驱动器响应频率则达到3200Hz,较前代产品提升40%,并通过23bit编码器、负载变动抑振、全闭环控制等特性完成高精度驱动。二者配合时,能够实现低至0.0625ms的最短通信周期,使系统性能最优化。


  面对高速化、高精度的发展趋势之时,传输速度为4Mpps的脉冲指令已经显得力不从心。而在松下打造的RTEX总线系统中,最大可发送4Gpps的高分解能位置控制指令,优势明显。此外,多轴脉冲伺服无法进行同步控制,而RTEX最多支持8轴同步控制,应用灵活度更有保证。而RTEX总线与松下伺服控制产品的结合,则是更完美的拍档。


RTEX伙伴俱乐部——拥抱物联网


  目前,RTEX总线已获得众多控制器厂商的支持。而以推广RTEX总线技术及其应用为宗旨的联盟性组织——RTEX伙伴俱乐部,现已初具规模。通过成立RTEX伙伴俱乐部,松下致力于共同促进中国厂家的智慧化、物联网化进程。为适应市场变化和客户需要,松下组织核心的RTEX总线合作伙伴及经销商,于2017年6月8日松下金桥实验室开业仪式上举办RTEX在中国的第一次伙伴俱乐部活动,并获得RTEX合作伙伴的一致好评。



(RTEX联盟合作伙伴)


现在,不管你从事于:


*对于高速度要求的电子零部件实装/半导体制造领域

*对于高精度要求的CNC工作机械

*对于同步性要求较高的机器人领域

  • 摄像模块组装、线处理机、包装机械、纤维机械、医疗用CT扫描仪及电影院4D影院等新兴、前卫的领域


  RTEX-小型实时总线的王者,在实现工厂智能化,物联网化同时,给你带来更多价值。



  所以,RTEX厉害吧!还不赶快跟上组织,参加RTEX CLUB(RTEX伙伴俱乐部),让松下专家和高手带你一起玩转RTEX,成为进阶行业前沿的技术大牛!




发布时间:2017年6月30日 10:23 人气: 审核编辑:周薇

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