科技论文
Kingstar软运动平台比较矩阵
发布10/13/2015
运动控制产品的比较
机器自动化的关键趋势
近十年来,一些领先的公司一直在悄悄地开发和部署基于软件的机器控制器解决方案,这些解决方案直接在Windows pc上执行。有些人将这种实时机器控制形式称为软件运动或软运动。
与必须包含硬件微计算机,FPGA或DSP的传统运动控制器不同,提供一些特征,例如PID补偿,软动作仅依赖于仅在主机PC的核心上运行的软件引擎,以处理实时处理而不是在插入PC的PCI板上运行。后一种解决方案很昂贵;在PCI板完成工作时,它会离开PC闲置。
虽然这些早期的采用者为他们自己的机器内部构建基于软件的机器控制器,但一些公司现在提供了机器自动化解决方案,允许您快速地为您的工业设备或机器组装和构建自己的Windows-PC机器控制器。本文档比较了市场上的领先解决方案。
软机器控制最佳实践
最好的软运动架构有能力用低成本、基于windows的机器自动化平台完全取代你的运动控制硬件,并利用像EtherCAT这样的标准,用低成本的商品部件(如网卡和CAT 5电缆)取代专有的I/O和电缆。
你可以期待的好处包括:
- 减少机器控制器成本25-50%
- 提高机器性能和控制
- 消除硬件库存和运动板替换问题
- 提高操作人员和机器的生产效率
- 降低培训成本
期望的特性和功能
- 运动控制算法直接在工业PC(工控机)和硬实时执行,而不是在插入工控机的基于pci的卡上。
- 125微秒伺服循环更新周期
- 64位实时内核操作系统寻址
- 64轴同步执行
- 基于标准I / O:例如。Ethercat或Profinet.
- 运动方式包括慢跑,点对点运动,轮廓,线性,圆形,螺旋,圆柱,圆锥和球面插补
- 标准API与行业一致
- 一个命令API
- 脚本命令API
- 成本低于硬件等价物
- 从一个安装支持Windows人机界面(HMI)和运动控制
软运动控制
利用商用IPC硬件进行创新:
- 通过使用软运动引擎,充分利用dsp和fpga的双精度浮点相对于固定点计算能力的卓越性能和精度,轻松处理计算量大的算法,无需额外的昂贵处理器。
- 可分配多个PC核同时执行所有任务:实时伺服和运动控制任务,包括反馈回路、加速/减速;图形用户界面控制面板;程序解释/加载;文件管理;数据处理和网络通信。
以最低成本取得突破性业绩:
- 没有供应商锁定专有DSP或专用实时硬件;仅仅依靠IPC。
- 通过使用标准现成的组件来降低库存和更换成本。
- 乘着x86的性能浪潮,每18个月性能翻一番。
- 使用EhterCAT,伺服驱动器可以轻松切换,很少或没有重新配置,以提供理想的驱动器,满足客户的要求。
以创新加快上市时间:
- 跨多个PCI多功能卡的插补允许创新和保护投资。
- 单一集成的Visual Studio开发工具包和世界级的用户体验。
- 很容易扩展,可以利用第三方产品在Windows工作。
- EtherCAT创建网络机会。
比较的重要维度
下一页上的表格捕获了软机控制架构的最佳实践的重要尺寸,可以如下测量:
- 实时操作系统(RTOS)与Microsoft Windows
- 基本运动控制,一般
- 特别支持软运动的能力
- 能够在软件上支持EtherCAT
- 价格
产品强度的总结
金星软运动专业版和入门版
KINGSTAR真正的优势在于,它提供了一个将Windows转换为RTOS的平台,它拥有真正的软运动解决方案,并专注于EtherCAT标准,以消除所有材料清单(BOM)成本。
ACS Motion SPiiPlus SC HP
ACS运动解决方案依赖于虚拟化添加第二个RTO以进行确定性,它具有在市场上的经验,其在硬件上的运动算法因此从这种体验中受益于此经验。需要考虑的价格,以太网的性能不是最佳的(根据事实表并记录在下),以太网可以提供。
adlink pci-8366
ADLink技术在运动控制板方面有丰富的经验。根据公开的文献,ADLINK技术不支持软运动或EtherCAT,因此成本相当高,相关的外围设备,如电缆和驱动器也将更加昂贵。
Aerotech A3200.
aertech A3200有着良好的运动控制能力和软运动能力的历史。从文献来看,EtherCAT只能通过添加一个费用硬件卡来实现。如果没有EtherCAT解决方案,伺服驱动器和电缆将被供应商锁定,这将提高整体成本。
加利尔DMC 18 x6
Galil是公认的用户界面和固体运动控制算法。不幸的是,目前还没有任何可以直接在PC上运行的软动作,也没有直接基于EtherCAT的软件支持,所以这个解决方案仍然很昂贵。
基于pc的运动控制 用EtherCAT解决方案 |
KINGSTAR运动专业 | KINGSTAR运动项 | Adlink pci - 8366 | 加利尔DMC-18x6系列 | ACS Motion - Spiiplussc HP | Aerotech A3200. |
价格:6轴运动功能 | 1295美元 | 795美元 | 1,896美元 | $ 2,795 | ? | ? |
运动控制 | ||||||
运动控制算法 | 软件的电脑 | 软件的电脑 | PCI插入PC | PCI插入PC | 软件的电脑 | 软件的电脑 |
最大同步轴数 | 64 | 32 | 6 | 8 | 64 | 32 |
线性插值 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 |
圆弧(2坐标) | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 |
球面、螺旋(3个协调) | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 |
实时内核操作系统 | 64位 | 64位 | 32位 | 32位 | 32位 | 32位 |
Windows操作系统支持(7,8)HMI | 64位 | 64位 | 32、64位 | 32、64位 | 32、64位 | 32、64位 |
关键动作-慢跑,归航 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 | 是的 |
支持命令模式: 位置/速度/扭矩 |
p,v,t | p,v,t | P ? ? | p,v,t | P ? ? | P, V, ? |
最小伺服循环更新时间 | 125微秒(符合EtherCAT) | 1000微秒 | 888微秒 | 62微秒 | 200微秒 | ? |
EtherCAT网络 | ||||||
Ethercat Master. | 软件的电脑 | 软件的电脑 | 没有EtherCAT | 没有EtherCAT | 软件的电脑 | Hilscher PCI卡($+) |
最佳EtherCAT更新周期时间(标准支持降低到125微秒) | 125微秒(EtherCAT Minium) | 1000微秒 | 没有EtherCAT | 没有EtherCAT | 200微秒 | ? |
EtherCAT驱动支持 | 任何EtherCAT-Compliant驱动器 | 任何EtherCAT-Compliant驱动器 | 没有EtherCAT | 没有EtherCAT | 三菱、日本安川电气、松下 | 任何EtherCAT-Compliant驱动器 |