KeMotion控制系统及开发.doc

KeMotion r5000系列控制器是一套完整的面向多轴运动控制系统软硬件模块化控制器。硬件包括KeMotion控制器，以及各种外围模块组成，它们通过以太网或总线的形式与控制器连接，实现面向各种应用的搭配。软件方面，有用户操作、诊断、开发工具等软件工具集。机器人控制系统的架构可以如下图所示：?系统架构?一、KeMotion系统硬件结构?KeMotion控制器是一套包含了完整软硬件的运动控制系统。?图1-1 KeMotion控制器结构?焊接机器人所使用的几个主要的模块如下所述：?CPU：?CPU部分是系统的核心目前焊接机器人使用的是KeMotion r5000系列的CP252/X CPU模块（使用的是定制的基于Intel x86嵌入式微处理器），其上运行的是VxWorks实时操作系统。控制器带有CF卡，OS和应用软件以及系统的数据都存在里面。系统中同时安装了RC机器人控制系统和软PLC控制系统两套软件。它们同时运行，通过共享内存块的方式进行通信。RC部分负责运动控制，软PLC部分负责电气逻辑和实时外部信号采样处理工作，通过与RC通信，还可以扩展成为系统的主控部分，对运动控制过程进行控制。?伺服驱动器：?通过SERCOS III总线与控制器连接，系统采用的I/O模块是FX271/A SERCOS III 接口模块。每个单元都可以独立控制伺服，包括位置、速度、加速度和电流的控制。?Ketop示教器：?手持终端（KeTop示教器），其上运行的是基于WinCE的嵌入式系统，通过以太网与控制器连接通信，在局域网内有自己的IP，相当于一个独立的终端，由于是基于OS的所以可以使用路由连接，提供对TCP等协议的支持。可以通过手持终端连接至控制器控制系统的运动，作为机器人操作手持设备，可以编写终端用户程序，对机器人示教操作、手动操作，监视运动状态。?系统扩展：?扩展I/O模块，由于KeMotion控制系统采用的是模块化的方式构建，所以可以方便的外扩I/O模块进行功能扩展，提供插槽式的K-BUS连接。其中可以扩展支持各种总线（CAN、Sercos、Profibus）的模块，以及模拟量或者数字量的输入输出模块。?现在的Kemotion r5000控制系统的扩展I/O配置如下：?CP252/X CPU module；?DM272/A Digital Input / Output Module；?DO272/A Digital Output Module；?FX271/A SERCOS III Interface Module；?AM280/A Analog Input/Output；?PC：通过以太网和控制器连接在同一局域网内，可以登录到控制器系统内部修改系统文件；可以模拟手持终端控制控制系统，但在同一时刻只有一个人具有修改终端用户程序的权限；通过编辑程序的应用程序连接正在运行的控制器，调试、仿真程序；通过PC机上编写的OPC客户端连接控制器提供的OPC服务器，读写数据，实现控制。可见，控制调试方法多样，满足各种需求，方便扩展。?KeMotion控制系统的硬件结构，如控制器，伺服驱动器，IO模块完全实现了模块化，各模块之间通过标准的网络或总线进行连接通信，同时提供了可扩展安全控制器的功能。以上设备的连接和调试没有参与，细节上的东西了解不多。?二、 KeMotion系统软件结构?KeMotion控制系统软件结构，可以看成三个部分：控制器上运行的控制系统软件、手持终端上运行的监控、操作、诊断软件和PC上运行的编程开发工具软件和监控、操作、诊断程序。KeMotion控制系统软件结构?1． 控制器上的软件?控制系统软件的核心部分是运行在控制器硬件平台（x86嵌入式微处理器）上一整套软件。自底向上的看，首先底层的OS是VxWorks实时操作系统，这为系统的实时性和可靠性提供了一个基础，同时也为应用软件提供运行环境。?VxWorks中运行了两套软件，分别是Robot Control和Soft PLC，它们组合在一起构成了控制系统软件的核心。其中Robot Control是负责机器人的运动控制，包括机器人的轨迹规划和插补操作，而Soft PLC则负责外围信号采样、逻辑控制等功能。?RC和PLC 两者可以通过共享内存的方式进行数据交换，所以PLC可以通过RC-Interface对机器人运动控制，这时可以把PLC看作是主控制器（软件意义上的），同时RC也可以通过与PLC的接口了解机器人各个轴的情况，也可以根据PLC计算的偏差进行坐标系的修正等。?RC和PLC关系?从软件开发的角度，可以把OS、RC和 PLC软件看作是系统的固件，开发者只需要了解程序与固件的接口，以及各个控制软件之间的接口，这样就可以