众为兴ADT-8840以太网总线四轴运动控制卡性能要点与应用实例
2010/5/4 11:19:00
摘要：本文主要是众为兴数控系统ADT-8840控制卡在车间级控制器网络中的应用介绍，并对众为兴ADT-8840控制卡的功能特性作了详细的说明，为广大渴求建立车间级控制器网络的工厂用户带来一个性价比极佳的构建方案。
关键词：运动控制系统 以太网总线 现场可编程控制器
一.引言
随着现代工业自动化生产技术的发展，越来越多的生产行业对自动化控制技术有了新的需求，传统的工业自动化生产中的专用型控制器因其功能各异，在调试、运行和多机协同运作方面需耗费大量的专业技术人员对其进行维护，并且各控制器的实时运行信息缺乏有效的远程监控手段。虽然近些年基于工业现场总线的控制技术可有效的解决上述问题并因此得到了较为迅速的发展，但其林林种种的标准协议规范(Profibus、CAN、LONWORKS等)和高昂的软硬件建设费用使广大的中小企业用户可望而不可及。针对此类技术市场需求，深圳众为兴数控技术公司推出了一款基于工业以太网通讯的多功能、高性能、可现场编程的通用型四轴运动控制卡ADT-8840。
二.ADT-8840产品性能简介
ADT-8840运动控制卡是一款基于工业以太网通讯的多功能、高性能、可现场编程的通用型嵌入式四轴运动控制卡。ADT-8840可通过在基于PC/嵌入式主机中的人机界面应用程序进行实时控制，也可以将制作好的加工程序通过以太网络下载到控制卡中后脱机独立运行。
主要功能特性：
·支持任意两/三轴的硬件直线插补和任意两轴的软件圆弧插补。
·支持步进和伺服工作模式。
·拥有49个通用输入点和16个通用输出点。
·支持使用VC、VB进行上位机软件开发，实现远程实时控制与加工。
·支持使用G代码编程的脱机加工模式。
·采用以太网进行数据通讯，支持多卡联机控制功能。
·采用软件+硬件指令缓存工作方式，提高指令执行的连续性。
·较强的抗干扰和抗网络攻击能力。
·简单易用的程序维护方式。
三.工业以太网总线的优势与拓扑结构
工业以太网在技术上完全兼容普通商用以太网，并在实时性、抗干扰和安全防护性能方面有所加强。由于以太网的链路层中有的电气隔离作用并且其通讯协议中用严格的数据校验过程，因此与传统的UART、USB、CAN总线通讯技术相比，具有较强的抗损能力和抗干扰能力，单级传输距离可以达到100-200米左右（与布线质量有关），可通过路由器或集线器多级串接（最多5级）。此外由于以太网及其相关设备的广泛普及，因此基于以太网通讯的控制网络可大幅降低设备投入成本，可轻松的实现车间级的工业现场控制总线，随时对网内的控制器进行实时控制与监视。
由ADT-8840构建的网络拓扑图如下：
ADT-8840以设备节点的形式挂接于以太网络中，并可以接收网络中任何一台主机的TCP连接请求，当连接成功后主机即可通过网络直接对设备进行各种控制操作。一台主机可以同时与多个控制卡设备进行连接与控制，这极大的节省了主机控制成本和人力成本。各控制卡间可以独立工作，也可以通过IO信号来同步协调工作。
四.ADT-8840的开发应用要点
ADT-8840提供了两大类的编程资源，分别是用于实时控制的基本指令集和用于脱机工作的G代码指令集。
基本指令集
基本指令以API函数和动态库的形式提供给用户使用。主要包含了各轴联动、插补、速度配置、停止、暂停/恢复、回原点、位置查询、速度查询、运动状态查询、插补状态查询等运动指令，和IO读写、延时、文件操作、系统参数配置、网络连接等辅助指令。
用户可通过传统的编程方式，选择使用自己熟悉的VB、VC、EVC或VS2005编程工具来完成上位机控制程序的开发，不需要去了解复杂的总线协议和运动控制细节，直接通过API函数的调用来实现对控制器的各种功能操作。
G代码指令
G代码指令为纯文本格式的指令，由数控机床控制技术发展而来，遵循ISO国际标准。G指令主要用于脱机加工模式，可通过上位机将运动控制程序下载到控制卡中，从而实现现场可编程运动控制器的功能。生成G代码指令的数据源可来自于DXF、和PLT文件，可通过MASTCAM等第三方软件工具将这些CAD设计文件转换成加工使用的G代码指令。主要支持的指令包含G0、G1、G2、G3运动指令，G8/G9加速/减速指令、G4延时指令、M0、M1暂停指令、M2、M30程序结束指令、M98/M99子程序调用/返回/循环指令、和其它IO读写指令。
当采用VC/VB/EVC/VS2005开发工具对ADT-8840进行二次功能开发时，可最大程度的发挥ADT-8840的所有功能特点，可满足大多工业现场实时控制要求。而使用G代码进行编程控制时，则可以完全脱离上位机实现控制应用，以降低产品的开发周期与费用。
五.应用实例－－-ADT-8840在花式艺术石料板材加工生产线中的应用
花式艺术石料板材作为一种高档的建筑装饰材料已广泛的应用于各种宾馆、城市广场、高级社区、家庭装饰等场合，用量巨大、附加值极高。然而由于石料板材的加工难度较高、工作环境恶劣，传统的手工制作效率极低、同批次产品的加工质量差异较大，远远满足不了市场的需求，而专用于高档石材加工的智能设备目前在此市场上较为少见、单机设备成本较高，功能相对单一，如建立一个完整的自动化生产线将需要投入高昂的设备费用。而ADT-8840由于同时具备运动轨迹控制和IO控制能力，使其可生产线中广泛应用于搬运、送料、粗切、定位、轮廓加工、花样加工、抛光、清洗、包装等工序中并得到很好的控制效果。因整个生产线系统均采用了同型号的ADT-8840控制器，使得生产线的控制设计、调试、人员培训、器件采购、设备维护等工作环节都得到了极大的便利，可大幅降低生产线的设备投入成本、缩短生产线的建设周期。同时由于ADT-8840是一款现场可编程运动控制器，可根据不同产品的生产工艺要求进行现场编程调整，提高生产线的适应范围和潜在的扩展改造能力。此外，由于ADT-8840还具有通过以太网络进行远程监视、控制的能力，使的高级生产管理者可在生产现场外随时了解到生产线上每个环节的生产情况，并可根据现场情况进行任务调度处理。
六.ADT-8840在其它工控技术市场上的应用展望
ADT-8840定位为一款通用功能型的脱机控制卡。应用领域大到自动化生产线和小到简单的IO控制设备，如：点胶机、钻孔机、喷涂机、焊接机、切割机、雕刻机、四轴机械手等应用行业，并可适应于一些环境恶劣的无人看守场合进行系统控制。
七.结束语
ADT-8840无论是在功能应用、设备成本、操作简易性方面都将是广大企业用户的一个良好选择，并方便于企业用户建立自己的车间级工控网络，提高企业的自动化生产管理水平，并减少设备维护、人员培训等相关费用，提升企业的综合生产效益。
关键词：运动控制系统 以太网总线 现场可编程控制器
一.引言
随着现代工业自动化生产技术的发展，越来越多的生产行业对自动化控制技术有了新的需求，传统的工业自动化生产中的专用型控制器因其功能各异，在调试、运行和多机协同运作方面需耗费大量的专业技术人员对其进行维护，并且各控制器的实时运行信息缺乏有效的远程监控手段。虽然近些年基于工业现场总线的控制技术可有效的解决上述问题并因此得到了较为迅速的发展，但其林林种种的标准协议规范(Profibus、CAN、LONWORKS等)和高昂的软硬件建设费用使广大的中小企业用户可望而不可及。针对此类技术市场需求，深圳众为兴数控技术公司推出了一款基于工业以太网通讯的多功能、高性能、可现场编程的通用型四轴运动控制卡ADT-8840。
二.ADT-8840产品性能简介
ADT-8840运动控制卡是一款基于工业以太网通讯的多功能、高性能、可现场编程的通用型嵌入式四轴运动控制卡。ADT-8840可通过在基于PC/嵌入式主机中的人机界面应用程序进行实时控制，也可以将制作好的加工程序通过以太网络下载到控制卡中后脱机独立运行。
主要功能特性：
·支持任意两/三轴的硬件直线插补和任意两轴的软件圆弧插补。
·支持步进和伺服工作模式。
·拥有49个通用输入点和16个通用输出点。
·支持使用VC、VB进行上位机软件开发，实现远程实时控制与加工。
·支持使用G代码编程的脱机加工模式。
·采用以太网进行数据通讯，支持多卡联机控制功能。
·采用软件+硬件指令缓存工作方式，提高指令执行的连续性。
·较强的抗干扰和抗网络攻击能力。
·简单易用的程序维护方式。
三.工业以太网总线的优势与拓扑结构
工业以太网在技术上完全兼容普通商用以太网，并在实时性、抗干扰和安全防护性能方面有所加强。由于以太网的链路层中有的电气隔离作用并且其通讯协议中用严格的数据校验过程，因此与传统的UART、USB、CAN总线通讯技术相比，具有较强的抗损能力和抗干扰能力，单级传输距离可以达到100-200米左右（与布线质量有关），可通过路由器或集线器多级串接（最多5级）。此外由于以太网及其相关设备的广泛普及，因此基于以太网通讯的控制网络可大幅降低设备投入成本，可轻松的实现车间级的工业现场控制总线，随时对网内的控制器进行实时控制与监视。
由ADT-8840构建的网络拓扑图如下：
ADT-8840以设备节点的形式挂接于以太网络中，并可以接收网络中任何一台主机的TCP连接请求，当连接成功后主机即可通过网络直接对设备进行各种控制操作。一台主机可以同时与多个控制卡设备进行连接与控制，这极大的节省了主机控制成本和人力成本。各控制卡间可以独立工作，也可以通过IO信号来同步协调工作。
四.ADT-8840的开发应用要点
ADT-8840提供了两大类的编程资源，分别是用于实时控制的基本指令集和用于脱机工作的G代码指令集。
基本指令集
基本指令以API函数和动态库的形式提供给用户使用。主要包含了各轴联动、插补、速度配置、停止、暂停/恢复、回原点、位置查询、速度查询、运动状态查询、插补状态查询等运动指令，和IO读写、延时、文件操作、系统参数配置、网络连接等辅助指令。
用户可通过传统的编程方式，选择使用自己熟悉的VB、VC、EVC或VS2005编程工具来完成上位机控制程序的开发，不需要去了解复杂的总线协议和运动控制细节，直接通过API函数的调用来实现对控制器的各种功能操作。
G代码指令
G代码指令为纯文本格式的指令，由数控机床控制技术发展而来，遵循ISO国际标准。G指令主要用于脱机加工模式，可通过上位机将运动控制程序下载到控制卡中，从而实现现场可编程运动控制器的功能。生成G代码指令的数据源可来自于DXF、和PLT文件，可通过MASTCAM等第三方软件工具将这些CAD设计文件转换成加工使用的G代码指令。主要支持的指令包含G0、G1、G2、G3运动指令，G8/G9加速/减速指令、G4延时指令、M0、M1暂停指令、M2、M30程序结束指令、M98/M99子程序调用/返回/循环指令、和其它IO读写指令。
当采用VC/VB/EVC/VS2005开发工具对ADT-8840进行二次功能开发时，可最大程度的发挥ADT-8840的所有功能特点，可满足大多工业现场实时控制要求。而使用G代码进行编程控制时，则可以完全脱离上位机实现控制应用，以降低产品的开发周期与费用。
五.应用实例－－-ADT-8840在花式艺术石料板材加工生产线中的应用
花式艺术石料板材作为一种高档的建筑装饰材料已广泛的应用于各种宾馆、城市广场、高级社区、家庭装饰等场合，用量巨大、附加值极高。然而由于石料板材的加工难度较高、工作环境恶劣，传统的手工制作效率极低、同批次产品的加工质量差异较大，远远满足不了市场的需求，而专用于高档石材加工的智能设备目前在此市场上较为少见、单机设备成本较高，功能相对单一，如建立一个完整的自动化生产线将需要投入高昂的设备费用。而ADT-8840由于同时具备运动轨迹控制和IO控制能力，使其可生产线中广泛应用于搬运、送料、粗切、定位、轮廓加工、花样加工、抛光、清洗、包装等工序中并得到很好的控制效果。因整个生产线系统均采用了同型号的ADT-8840控制器，使得生产线的控制设计、调试、人员培训、器件采购、设备维护等工作环节都得到了极大的便利，可大幅降低生产线的设备投入成本、缩短生产线的建设周期。同时由于ADT-8840是一款现场可编程运动控制器，可根据不同产品的生产工艺要求进行现场编程调整，提高生产线的适应范围和潜在的扩展改造能力。此外，由于ADT-8840还具有通过以太网络进行远程监视、控制的能力，使的高级生产管理者可在生产现场外随时了解到生产线上每个环节的生产情况，并可根据现场情况进行任务调度处理。
六.ADT-8840在其它工控技术市场上的应用展望
ADT-8840定位为一款通用功能型的脱机控制卡。应用领域大到自动化生产线和小到简单的IO控制设备，如：点胶机、钻孔机、喷涂机、焊接机、切割机、雕刻机、四轴机械手等应用行业，并可适应于一些环境恶劣的无人看守场合进行系统控制。
七.结束语
ADT-8840无论是在功能应用、设备成本、操作简易性方面都将是广大企业用户的一个良好选择，并方便于企业用户建立自己的车间级工控网络，提高企业的自动化生产管理水平，并减少设备维护、人员培训等相关费用，提升企业的综合生产效益。
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