市場應用背景

隨著精益柔性生產對速度與穩定性要求的不斷提升，市場對運動控制系統的實時性與穩定性也提出了更高標準。 作為現代先進裝備的核心大腦，高性能運動控制以其高精度、高速度、實時響應和高靈活性的精細化特性，驅動高端智能裝備，實現精益生產與柔性制造。

常見傳統方案

傳統運動控制方案主要有兩種：PC+運動控制卡方案和PLC方案。

方案一：PC+運動控制卡方案

該方案需要軟件工程師開發視覺部分工藝并且需要對接到MES等平臺；電氣工程師做PLC非標控制開發后再進行軟件和控制系統的通訊對接。企業用人成本高，企業人員跨專業協作存在壁壘問題。

架構：由PC負責視覺處理、數據運算和人機界面等上層任務，運動控制卡專司實時運動控制。PC與運動控制卡之間通常通過PCIe或PCI通訊進行數據傳輸。

痛點：

● 通訊延遲：PCIe/PCI通訊存在較大的通訊交互延遲。

● 實時性不足：運動控制應用程序運行在Windows上，易受系統調度抖動影響，導致控制穩定性與實時性降低。

方案二：PLC方案

痛點：

● 軌跡控制能力弱：在復雜軌跡（如多軸聯動插補）控制方面表現不足。

● 精度受限：難以滿足高精度加工場景的需求。

● 通訊瓶頸：與PC等上位系統進行高效、大容量數據通訊存在困難。

正運動全自主實時運動控制內核MotionRT750方案

實時運動控制內核MotionRT750應運而生。它深度融合了PC的強大信息處理能力與運動控制卡的高性能軌跡控制及硬實時特性，充分發揮CPU的強勁算力優勢。該內核專為滿足高速高精加工與復雜軌跡控制等嚴苛場景而設計，為現代制造提供更可靠、更精細的運動控制能力。 MotionRT750基于x86 CPU架構。在Windows/Linux操作系統下能實現裸機運行或強實時穩定運行。通過Local高速接口與EtherCAT冗余總線技術，可支持多達254軸的高精度運動控制，控制周期可低至125μs，顯著提升設備性能，助力產能提升至少20%。

01全自主實時運動控制內核MotionRT750

運動控制實時內核MotionRT750的實現機制

MotionRT750運動控制實時內核采用高效的多核CPU任務分配策略：它將核心的運動控制、機器人算法、數控（CNC）及機器視覺等實時任務，集中運行在1-2個專用CPU核上。與此同時，其余CPU核則專注于處理Windows/Linux相關的非實時任務。 通過集成MotionRT750 Runtime實時層與操作系統非實時層，并利用高速共享內存進行數據交互，顯著提升了運動控制與上層應用間的通信效率及函數執行速度，最終實現更穩定、更高效的智能裝備控制，確保了運動控制任務的絕對實時性與系統穩定性。

例如：在一個配備6核處理器（如Intel Core i5-8500）的系統上，MotionRT750會獨占1個物理核心運行實時控制任務。其余5個核心則完全用于處理Windows/Linux操作系統及上層應用，實現資源的最優分配。

運動控制實時內核MotionRT750的性能優勢

| 運動控制實時內核MotionRT750與傳統運動控制卡/PLC的交互速率對比

共享內存的核間交互方式大幅度提升了交互效率，單條指令的交互時間也快至us級。相較于傳統的PCI/PCIe、網口等通訊方式，速度提升了10-100倍以上。 通訊速度對比如下：

MotionRT750內存接口交互傳統的PCI/PCIe接口交互PLC網口交互C++C#1W次單條讀取交互周期2.7us2.8us50-80us500us-10ms10W次單條讀取交互周期2.8us2.9us

| MotionRT750超高速實時運動控制卡與傳統PCI卡的場景測試對比

同一套測試環境下，通過50次直線電機的往復運動和10000次的IO循環翻轉，測試數據如下。

MotionRT750（共享內存交互）：

1.平均單次讀寫延遲：≈ 2.8μs

2.延遲穩定性：極高（波動極小）

傳統方案（PCI通信）：

1.平均單次讀寫延遲：≈ 51μs

2.延遲穩定性：較差（波動顯著）

統計整個控制周期的執行時間，采用MotionRT750實時內核的方案比傳統PCI通信方案縮短了約2500ms，整體控制效率提升超過17.1%。從實時性和效率性考慮，運動控制實時內核MotionRT750更適合高速高精的場合。

EtherCAT總線冗余，支持32軸同步控制與125us硬實時周期

· 環形冗余架構實現原理 ·

通過將末端從站的EtherCAT OUT端口回連至主站，構建物理環形通訊鏈路。當線性鏈路中任意從站發生故障時，系統將快速自動切換至另一路徑，確保非故障從站持續保持正常EtherCAT通信，可顯著提升系統可靠性與運行穩定性。

針對連續生產場景對設備24/7不間斷運行的要求，MotionRT750的冗余機制實現EtherCAT通訊的更可靠和更穩定，可有效杜絕非計劃停產導致的產能損失。

多通道EtherCAT架構實現254軸同步控制

運動控制實時內核MotionRT750可以實現多卡多通道EtherCAT總線，軸數控制可達254軸，總線周期500us，自由靈活搭配從站資源，具備低延遲、高帶寬和精確同步的特點，適合實時數據傳輸和多工位協同的應用場景。

PC藍屏/宕機/崩潰也能正常運行的實時內核

當Windows因病毒入侵、硬件異常插拔或驅動沖突導致系統崩潰時，運動控制實時內核MotionRT750仍可持續運行,且急停功能仍然保持有效，提供充分響應時間進行事故處置，顯著提升工業控制安全性與可靠性。

應用優勢總結

跨平臺兼容性：支持Windows/Linux系統，適配不同等級CPU。

開發靈活性：提供多語言編程接口，便于二次開發與功能定制。

實時性提升：通過CPU內核獨占機制與高效LOCAL接口，實現2-3μs指令交互周期，較傳統PCI/PCIe方案提速近20倍。

擴展能力強化：多卡多EtherCAT通道架構支持254軸運動控制及500μsEtherCAT周期。

系統穩定性：32軸125μsEtherCAT冗余架構消除單點故障風險，保障連續生產。

安全可靠性：不懼Windows系統崩潰影響，藍屏時仍可維持急停與安全停機功能有效，確保產線安全運行。

功能擴展性：實時內核支持C語言程序開發，方便功能拓展與實時代碼提升效率。

02 運動控制實時內核MotionRT750應用場景

高速轉塔測試分選設備上的應用

01主要組成：EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H+運動控制實時內核MotionRT750

02方案介紹： 實現多軸同步控制和高速數據傳輸等，可確保多個工序在旋轉周期內依次對芯片進行測試、分選、收料、編帶等，使整個測試分選過程高效穩定地運行。單位時間產量達到55K+，相比傳統的運動控制卡方案，效率提升10%以上。

高速插件機的應用

01主要組成：EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1032H+運動控制實時內核MotionRT750

02方案介紹： 插件頭拾取元件后，XY直線運動平臺移動到檢測相機上方進行飛拍，對元件引腳進行檢測和定位，從而保證插件更加精準，優化路徑、保證XY平臺運行路徑最短，可實現0.6s/pcs的節拍，重復定位精度可達±0.01mm。相較于傳統的運動控制方案，節拍更快，精度更高，穩定性更好。

六面外觀檢測高速視覺篩選機的應用

01主要組成：EtherCAT超高速實時運動控制卡XPCIE1028+運動控制實時內核MotionRT750

02方案介紹： 具備多核并行運算能力，可解決傳統方案中視覺與運動控制的數據交互速度慢等問題，顯著提升六面外觀檢測設備的效率和精度，可實現15000+pcs/分鐘的IO觸發檢測速度。 適用于攝像頭零部件、鋰電池零部件、磁性材料、電子原件、塑料橡膠制品、螺絲螺母、電子元器件、精密五金件等領域。

DELTA視覺柔振上下料解決方案

01主要組成：高集成機器視覺運動控制一體機VPLC712+運動控制實時內核MotionRT750

02方案介紹： DELTA柔振上下料專用方案實現即插即用一站式解決方案，VPLC系列視覺運動控制一體機結合柔性振動盤和輕量化結構的DELTA機械手，實現高精度物料識別與高速上下料，適應多品類小批量生產。滿足市場對靈活供料的需求，可克服傳統供料方式的局限，實現了快速物料切換和配置工藝，提升兼容性。

為了幫助您更好地、更快速的開發和應用全自主運動控制實時內核MotionRT750，我們準備了詳細的說明文檔。進一步了解其使用方法、參數配置及實際應用案例。

審核編輯 黃宇