罗家的色标检测解决方案

前文书我们浅析了 Mitsubishi 和 Beckhoff 的色标解决方案。

其实，基于我们之前有关色标检测的（长篇）讨论，如果能够理解其分布式同步时钟控制策略的原理，再来看各家产品的解决方案，就应该能够很容易明白它们的系统构成和应用配置了。

本期我们来看下罗家（Rockwell Automation）在色标定位检测应用中的做法。

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⚠️ 考虑到 Kinetix 6000 是基于上一代 SERCOS 系统的解决方案，我们在这里就不介绍了。我们的重点将会放在罗家目前的主力产品线上。

控制器

如果是 Controllgix 系统，可以选择任何一款 CPU。



但因为要采用分布式时钟同步的控制策略，所以在选择系统通讯模块时，需要使用 1756-EN2T(R) 或 1756-EN3TR的配置，或者直接使用新款内置 1GB 以太网端口的 Controllogix L8 处理器。



CompactLogix 5380

而如果使用 CompactLogix 控制器，则需要选择一款带有运动控制功能（型号以 “ERM” 结尾）的 CPU，如：1769-LxxERM，或者新款 5069-L340ERM，并且此类 CPU 是自带双运控以太网端口的。

编码器输入

和 Beckhoff 的 XFC 类似，如果物料输送是由某个伺服轴的电机驱动的，那么可以用伺服电机自带的编码器作为色标的位置反馈，而无需另外选用编码器；若是由其他非伺服类电机驱动的，就需要将编码器反馈接到伺服驱动器的辅助编码器端口。



⚠️ 需要注意的是，罗家目前主推的 Kinetix 伺服驱动器有 5500 和 5700 两款：

使用 Kinetix 5500 伺服驱动器，是无法将色标位置反馈编码器接到伺服驱动器上的，因为 Kinetix 5500 只有一个 Hiperface DSL 的主电机反馈入口，是没有辅助编码器端口的；

Kinetix 5700 驱动器有两个反馈端口，默认主反馈端口（MF）为 Hiperface DSL ，另一个辅助端口（UFB）可以支持 Hiperface Stegmann 和 TTL 的反馈编码器。在实际使用时：


如果配套电机的反馈类型为 Hiperface DSL，那么可以将 Stegmann 或者 TTL 类型的（色标）编码器直接接入 Kinetix 5700 的辅助反馈端口（UFB）；

如果配套电机的反馈不是 DSL 的，那么就需要将电机反馈接入原来的辅助编码器端口（UFB），而将物料输送编码器接入主反馈端口（MF），但由于市面上目前并没有单独（非伺服电机用）的 Hiperface DSL 编码器产品，此时还需要选用 Hiperface DSL 与 Stegmann 协议转换的适配器。

当然，这也并不是什么太大的问题，因为借助基于 IEEE1588 时钟同步技术的运控总线 EtherNet/IP，可以使用 CIP Sync 的编码器作为色标位置反馈。

⚠️  据我所知，目前只有罗家提供此协议的以太网同步编码器，型号如上。

高速套准输入

High speed registration

在高速传感输入方面，罗家的做法和 Beckhoff 的 XFC 也是类似的。



首先，Kinetix 5500 和 5700 有专门的高速套准输入端口，作为色标传感器信号的接入点。

除了可以使用伺服驱动器上的高速输入端口，传感器还可以通过控制系统中的 I/O 模块端口接入。



例如，我们之前介绍过的 5069 Compact I/O， 其 SOE 输入端口模块，在处理传感信号时可以达到 10 μs 的检测精度和 ±1ns 的时间分辨率。



基于 5069 Compact I/O，结合前面提到的控制器和编码器，在色标检测应用中可以使用如上图所示的的控制系统配置。



此外，如果现场的传感器和编码器所在的位置远离设备控制器和驱动器，考虑到设备系统的灵活性和集成实施的应用体验，需要让这些现场传感信号能够在机器上的任意位置就近接入控制系统，那么，同样可以通过集成 CIP Sync 技术的分布时钟同步 EtherNet/IP 总线，使用罗家的 1732E ArmorBlock 现场安装 SOE 输入端口模块接入色标传感器信号。



上图为使用 1732E 的 ArmorBlock 分布式 I/O 的色标检测系统配置示例。

以下视频为此产品的官方宣传短片。

参数指令

有了上面的硬件配置，最终要完成对色标位置的定位检测，还需要在 Logix 系统管理软件 Studio 5000 中对轴参数和程序任务进行相应的设置，这样系统就可以在物料高速输送过程中，基于其精确捕捉到的色标信号时间，准确读取色标运动的位置值，罗家将此技术命名为 SOE（Sequence of Event）。



首先当然还是要选择和设置编码器反馈的参数和高速输入端口。



接下来，如果是使用驱动器上的编码器反馈和高速输入端口接入位置反馈和色标传感器，那么可以直接使用 Logix 系统自带的 MAR（Motion Axis Registration）运动控制指令，这样每次系统根据信号输入时间标签检测到的色标位置，将会被自动储存记录到这个驱动器轴标签数组中名为 Registrated_Position 的子标签寄存器中。



而如果编码器反馈和高速传感器输入，都是通过 CIP Sync 分布时钟 EtherNet/IP 网络接入系统的，那么可以使用相应的 AOI（Add-On Instruction）功能块（如上图）准确检测到色标的运行位置。

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最后，麻烦大家帮忙为此次色标检测的“长篇”专题做个小问卷，感激不尽......

文：麥總

以上内容纯属作者本人观点，如有吻合，纯属巧合。

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