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技术领航园丨RTEX,为智能设备而生!

供稿:松下电器机电(中国)有限公司 2018/5/22 16:42:58
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“总线标准由来已久,运动控制总线标准并非新生事物,早在十余年前多家运动控制产品巨头就已经提出了各自的标准,何以时至今日总线方案才渐渐进入我们的视线?总线时代似乎姗姗来迟,而又来势汹汹,铺天盖地的总线应用攻势之下,脉冲控制方式何以依然在市场上占据总量的优势?” RTEX是怎样的总线? RTEX 是 Real Time Express的简写,是松下为实现运动控制高速实时性要求独自开发的高端总线技术。松下公司早于2004年便已经提出了此技术标准,早先多为松下公司内部设备的应用,近年随着我国自动化产品的更新换代,产业升级需求,RTEX技术在国内的多家用户处实现了高速高精应用,更于2017年6月在上海松下金桥实验室成立RTEX CLUB,并以此为基地向全国推广RTEX总线技术的应用。采用RTEX总线的包括伺服、步进、远程IO、变频器、运动控制器在内的诸多厂家,为自动化设备及产线,通用及非标自动化系统,提供高性能价格比的运动控制总线解决方案。 RTEX在各类总线中,是属于“皮实”的。以此稳定可靠的总线标准作为运动控制的中枢,松下公司的FA工业自动化设备充分发挥了其稳定、高速、高精的特点,并且由此实现多种独特的算法,在设备的稳定性(少维护),高速性(高效率),功能附加值(定制功能如拖动示教、高速位置捕捉、高速位置比较等等)上均完胜竞争对手,松下FA设备在电子元器件的封装、贴片、组装设备上表现出了极为优异的性能优势。由此RTEX在半导体、液晶制造、电子元器件贴装设备上获得广泛应用。 这些设备的一个统一的特点是要求高速、高精、同时厌恶修理维护。RTEX完全满足了高端运动控制高速指令传输、稳定可靠、抗干扰、高同步性的性能要求。这也正是未来设备对总线的核心诉求:高速、高精、高抗噪性能。 RTEX如何实现高速、高精? 高速,高精是一对矛盾体,在脉冲控制方式下是无法同时实现的。脉冲方式下,脉冲数量对应电机旋转角度,脉冲频率对应电机旋转速度。 以通用脉冲方式下MAX输出频率500K pps为例,当电机转速稳定在6000rpm时,电机旋转1圈所需的脉冲最大仅为5000pulses,对应通用松下A6系列电机编码器8388608pulse/圈,仅相当于1/1677,指令是相当粗糙的。 RTEX方式下,指令是以原点为基准的绝对数据,脉冲指令可以直接采用电机编码器的分辨率,同样以A6电机编码器8388608pulse/圈为例,在电机转速稳定在6000rpm时,电机相对应的脉冲输出指令达到838860800pulse/圈,分辨率达到上述脉冲方式时MAX值的1677倍。 如此高的脉冲分辨率,通过脉冲方式是不可实现的! 而RTEX通过数据进行指令传输,指令可以达到4Gpulse/s,即使以8388608pulse/圈的分辨率运行在6000rpm下都绰绰有余。 上图可以很容易理解脉冲指令方式和总线方式指令的区别: 总线可以带来设备性能的巨大提升,因此以往只有非常高级,速度精度要求极高的应用才会选择总线方式,价格也会偏高,且作为高端应用,价格下不来。但是基于当前设备的升级要求,除了半导体、液晶设备、电子元器件贴装设备这类传统高速高精的代表,越来越多的设备,比如机器人、数控机床、纺织经编、锂电光伏、木工、石材等设备开始加入总线控制阵列。高速、高精正是RTEX可以带来的重要价值。 RTEX如何实现高抗噪性? “抗噪性能”是对工业总线的基本的要求。 半导体、液晶面板等需要24小时不间断生产的场景,即便是偶发的停机也是不允许的。通信干扰极易引发设备停机,而RTEX在抗噪性能上有着极佳表现,其抗噪技术在各类运控总线中遥遥领先。 RTEX如何实现高抗干扰性? 法宝一:更短的数据帧 整个数据帧只留下前部的前导帧头和RTEX帧头,较小的帧头更易于实现实时控制,同时有独特的校验及数据复原算法,相对于冗长的多层以太网数据帧结构,更不易受到干扰。 法宝二:冗余数据帧 可以设定指令更新周期和通信周期1:1或者1:2。当设定1:2时,每次指令更行周期发送2次相同的数据帧,从而实现数据帧冗余,即使某一个数据帧发生数据丢失对整体通信也毫无影响。 法宝三:已申请专利的数据帧修复功能 数据修复可以保障数据由于噪声干扰受到一定程度破坏的情况下,也可以在该通信周期内将数据复原,这种状况下即使后续数据无法即刻跟上,数据帧也能在同一通信周期内复原,完全不影响整体通信。 法宝四:环形拓扑结构 保障数据通信的单向环形传输,从而不会因双向传输而占用信道,避免数据交叉产生的影响。 有了上述四项法宝,通信网络的抗噪性能得到充分保障,进而保证设备的稳定性,这也是RTEX总线在对抗干扰问题上,通过多层保障机制,实现“皮实”通信的基础。 在设备厂商的角度来看,“稳定”是核心价值的体现。很多场合对于稳定性的要求,甚至要高于高性能的要求,因为无法接受停机检修带来的损失,噪声干扰带来的停机是不可接受的。所以在抗噪性能上,看似重复的多层级的保护措施并不多余。高抗噪性能也是RTEX能为使用者带来价值的重要体现。 结 语 成本优势无疑是脉冲方式最大的优点,也是自动化厂家并不急迫加入总线阵营的首要原因。 但正如当年数字通话替代模拟通话一样,未来毫无疑问会成为数字通信的天下。2018年我们将会看到自动化生产线上大规模采用总线控制的设备,并且在不久的将来,仍然以脉冲方式作为运动控制指令的方式将会变得十分罕见。 基于当前智能工厂,IIOT互连,工业以太网的快速发展;人力成本提升;设备的信息化程度提升从而减少人员配置;总线产品的价格逐渐接近脉冲控制方式……一系列的迹象表明,总线时代已经来临!而高速、高精、高抗噪性能以及性价比,无疑是2018年以至未来采用工业运动控制总线的基本要求!
审核编辑(袁键灏)
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