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机之“心”，器之“脉”---菲尼克斯电气从本体到线体的工业机器人系

统解决方案

Gary Liang / 梁恩泉

MM现代制造

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Gary Liang / 梁恩泉

liangenquan@phoenixcontact.com.cn

2007 – up to now Phoenix Contact Software

Software Business Development and Team Management

.

3

MM现代制造

“机之心” 探讨主题

品牌与成本

高性能运动控制

系统扩展性

MM现代制造

品牌与成本

完全自主研发 or 采用第三方产品

采用第三方控制器 or 第三方核心软件解决方案

示教器与控制

其绑定

MM现代制造

机器人软件方案品牌与成本优势

通过软件来实现客户品牌的机器人控制器产品

通过开放式的架构将大大降低整套机器人控制系统的成本

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系统扩展性

自定义控制器硬件

自定义视觉摄像机自定义示教器

自定义IO模块自定义驱动系统

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工业机器人软件解决方案

实时操作系统： INtime

机器人算法内核： ISG 内核

实时以太网总线： EtherCAT主站

开放的PLC平台： MULTIPROG

MM现代制造

基于IEC61131语言编程的开放式机器人平台 - MULTIPROG

支持IEC 61131-3 标准中规定的所

有编程语言 (IL, ST, LD, FBD, SFC)；

软件语言支持中文、英语、德语、

日语、法语、意大利语、西班牙语

等多国语言；

支持实时多任务及事件中断；

完全的机器码执行从而做到极高的

执行效率；

支持标准的硬件平台：x86, PowerPC 603e/e300/e500,

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不停机在线修改下装

覆盖 强制

断点/单步调试

离线仿真

IEC 61131解决方案 – 编程工具MultiProg

逻辑分析仪

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可针对不同CPU和OS进行移植.

编译执行方式——机器码执行.

丰富的内核扩展接口，且易于集成

IEC 61131解决方案 – 运行内核ProConOS eCLR

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完全符合PLCopen 运动控制Part1/2规范

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Motion-Library McpPLCopenBase

MC_Power MC_Stop

MC_ReadAxisInfo MC_AbortTrigger

MC_ReadMotionState MC_TouchProbe

MC_ReadStatus MC_CamIn

MC_ReadAxisError MC_CamOut

MC_ReadActualPosition MC_CamTableSelect

MC_Reset MC_GearIn

MC_Home MC_GearOut

MC_MoveAbsolute MC_Phasing

MC_MoveAdditive MC_ReadParameter

MC_MoveRelative MC_WriteParameter

MC_MoveSuperImposed MC_SetPosition

MC_MoveVelocity MC_SetOverride

MC_Halt

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完全符合PLCopen 运动控制Part4规范

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Motion-Library McpPLCopenP4

MC_GrpEnable MC_MoveCircAbs

MC_GroupHalt MC_MoveCircRel

MC_GrpInterrupt MC_MoveDirAbs

MC_GrpReadActPos MC_MoveLinAbs

MC_GrpReadCfg MC_MoveLinRel

MC_GrpReadError MC_RemAxisFromGroup

MC_GrpReadInfo MC_SetCartTrans

MC_GrpReadStatus MC_UngroupAllAxes

MC_GrpReset

MC_GrpSetOverride

MC_GrpStop

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KW-Motion 16 axes

Reference System

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PLCopen Part4 Application Sample

15

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Robot Movement

16

Point To Point:

MC_MoveDirAbs

Linear:

MC_MoveLinAbs

Circular:

MC_MoveCircAbsMM现代制造

MC_MoveLinAbs and MC_MoveCircAbs

AxesGroup

Execute

AxesGroup

Done

MC_MoveLinAbs

Busy

Active

Position

Velocity

CommandAborted

Error

ErrorID

JobID

BufferMode

AxesGroup

Execute

AxesGroup

Done

MC_MoveCircAbs

Busy

Active

CircMode

AuxPoint

CommandAborted

Error

ErrorID

JobID

EndPoint

PathChoice

MainPlane

Velocity

BufferMode

TransitionMode

TransitionBuffer

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开放式工业机器人软件平台技术架构

18

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开放式运动学SDK

19

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支持的机器人结构

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运动学模型动态修改

Example for changing a kinematic parameter

2

1

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轴参数定义以及与伺服驱动器适配

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机器人运动学参数预配置

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工具TCP定义

Position and orientation

of the tool depend on

tool geometry

If the tool changes, the

parameters must be

changed online

2

4

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工具模型动态定义

The FB can set all 6 parameters of a robot tool

2

5

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系统扩展性总结

基于开放式PLC编程平台

可自行开发C/C++程序对示教器与I/O系统进行扩展

可自行开发C/C++程序对视觉系统进行扩展

符合PLCopen规范进行机器人控制

提供额外针对机器人的辅助功能模块

可以扩充机器人运动模型

可配置机器人轴为虚拟轴或者实际基于EtherCAT或者其他总线，脉冲类型的驱动器（默认方案提供基于EtherCAT解决方案）。

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基于高性能IPC架构

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MULTIPROG

Soft-PLC, Real-time EthernetIEC 61131, HMI, Bus Configuration

INtime virtual machine

eCLRPROFINET

/EtherCAT

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ISG Motion Technology

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Motion Control Platform Architecture

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Channel 1

D E C

Channel 2

D E C

Channel n

Axis control

SAI

SAI

SAI

+/- 10 V

311 14 5 6 229 8

Simulation

SERCOS StepmotorsProfidrive CAN

CNC / MC PLC

...

T G C

D y n P re p

D E C

2

AX 1

AX 2

AX n

CH 2

CH 1

| |

|--| |--|/|----( )-|

| A B C |

IEC 61131 Logic

Positioning

Gearing Camming

Drum Sequencer

Robot Transform

Logic

Single

Axis

DualAxis

Multiple AxisGroups (Channels)

M A x Ipo

T R A F O

M A x Ipo M A x Ipo

T R A F O T R A F O

T G CT G C

D yn P re p D yn P re p

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Integrated Robot features:Path Planning

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Automatic detection of prismatic

and HSC trajectory segments

Trajectory optimization

Jerk limited contouring

Interpolation

LinearCircular

Akima-Spline B-Spline

Velocity profiles

(slope function)

Programmable velocity

profile parameters5

R 12 Fillets and

chamfers

Helical

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Robot Blending and Buffering

31

MM现代制造

Blending and Transition Modes

Overview of available Blending and

Transition Modes

3

2

BufferMode TransitionMode Description

Aborting Not supported in Coordinated Motion

Buffered Start FB after all before send FBs have

finished. Velocity will be zero at the end of

this block. No transition to a following

block is made.

Blending

TMNone No geometric transition curve is inserted.

The transition velocity depends on change

of direction of the new FB.

TMConstantVelocity A transition curve is inserted.

The FB will not be executed immediately,

because a following FB is expected.

A following FB is needed to calculate the

transition curve.

The last FB of a sequence of FBs must

have BufferMode “Buffered”.

TMCornerDistance

TMMaxCornerDeviation

TMConstDeviation

TMIntermediatePoint

TMDynamicOptimized

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Transition mode “none” 3

3

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Transition mode “TMConstantVelocity ”

MM现代制造

Transition mode “TMCornerDistance”

3

5

MM现代制造

Transition mode “TMMaxCornerDeviation”

3

6

MM现代制造

Transition mode “TMConstDeviation”

3

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MM现代制造

Transition mode “TMIntermediatePoint”

3

8

MM现代制造

Transition mode “TMDynamicOptimized”

3

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Robot Blending and Buffering (2) Example:“TMMaxCornerDeviation”

4

0

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在线仿真系统Virtuos

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• 3D Simulation Virtuos System

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Phoenix Contact Robot Solution

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实时操作系统： INtime

机器人算法内核： ISG 内核

实时以太网总线： EtherCAT主站

开放的PLC平台： MULTIPROG

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