概述

近年來，工業(yè)自動化領域對智能機器人運動控制系統的需求不斷增長。

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

宏集的MC系列控制器，結合了先進的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。

控制系統方案設計

宏集機器人控制系統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接口的伺服驅動器，主站和從站之間采用工業(yè)以太網EtherCAT進行數據通訊。

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種標準編程語言（梯形圖，結構化文本，順序功能圖等），編譯通過后固化到工控機上，直接發(fā)送指令控制機器人的運動。機器人控制系統模型如下圖所示.

機器人控制系統架構

方案優(yōu)勢

1.支持多軸控制和豐富的運動算法

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

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

? 完整的CNC編程支持

宏集MC-Prime控制器結合CODESYS提供的符合DIN66025標準的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標準的上位編程環(huán)境中實現復雜的CNC控制，簡化了CNC編程流程并提高了效率。

? 內置的CNC功能庫

宏集MC-Prime控制器內置了所有必要的CNC POU庫，包括幾何數據處理、插補和運動學變換等。這些庫使MC控制器成為一個強大的CNC控制平臺，能夠靈活應對不同的CNC應用需求。

? 軟件集成機器人控制

通過CODESYS SoftMotion Robotics庫，宏集MC-Prime控制器支持軸組的運動學模型設置和機器人路徑規(guī)劃。它還支持PLCopen Part4標準功能塊，提供了集成的機器人模型，包括各種龍門機器人、三足機器人和SCARA機器人等。

工程師可以通過調用SoftMotion運動庫中的功能塊，輕松地實現復雜的運動控制算法和邏輯，加快開發(fā)周期，提高生產效率。

2.高性能實時控制

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

宏集MC系列控制器進行多軸控制的軸數和實時性如下：

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)測和控制機器人運動過程中的安全風險，通過實時監(jiān)測機器人位置、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入危險區(qū)域，并及時停止機器人的運動，從而保護操作員的安全。

在工業(yè)生產中，機器人安全是一個重要的法規(guī)和標準要求。通過集成宏集SC安全控制器，可以使機器人系統滿足高度嚴格的安全完整性要求（SIL 3）和機械安全性能要求（PL e），這種級別適用于對安全性能和機械可靠性要求都非常高的應用場景，可以幫助企業(yè)遵守相關的安全法規(guī)和標準，降低潛在的法律風險和責任。

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

總結

宏集MC系列控制器結合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器人運動控制解決方案。這種集成提升了生產線靈活性和響應能力，簡化了系統集成和維護。CODESYS開放架構和豐富函數庫為宏集MC控制器提供定制和擴展能力，助力企業(yè)應對快速變化的生產需求，提高生產效率和可靠性。

審核編輯 黃宇