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智动化的新纪元:一个灵活且功能强大的自动化控制平台

上网日期: 2015年10月15日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:自动化控制平台? RTX64? 实时系统? 机器视觉?

相信各位业界先进多年累积的经验上,过去传统的自动化机台的架构需要几台控制器、一堆IO卡、运动控制轴卡、以及一堆复杂的连接线。 过去,很多人认为PC-Base系统的价格有点高不可攀,孰不知,市场趋势却已经悄悄地往PC-Base的系统靠拢。到底PC-Base的系统在架构、性能与价格上做了哪些努力与改变,终究使得半导体及PCB设备、检验、测试与测量、医疗、仿真、专业音响、专业视频等领域上又渐渐地被大家所接纳且大力支持?

近年来,由于科技不断演进,不但大幅提升计算机指令周期与性能,同时也大大地使得价格更加亲民。同时,若一个实时性、纯软件的工具例如软件PLC、软件的运动控制、甚至视觉系统(Vision),能够直接在同一台多核心、x64的Windows的计算机中运行,不但得以取代IO卡、运动控制卡、影像撷取卡、或其他FPGA功能的卡片,它的效能与弹性是呈倍数的增加,但是总成本相对是节省了数倍。

西门子SIMATIC的WinAC RTX F是一个已经实现了这样一个惊人的突破的实际案例。据西门子公司表示,在一般Windows的基础下,“SIMATIC的WinAC RTX F采用简单的PC-Base的解决方案与IntervalZero的RTX的结合,已经达到最高安全要求,并符合相关标准:EN954-1 up to Cat. 4,符合IEC62061高达SIL-3和EN ISO 13849-1最高PL e标准。

RTX64—原汁原味的64位实时系统与机器视觉的整合

公司总部位于美国新英格兰地区的麻萨诸塞州,IntervalZero的RTX64实时操作系统 (Real-Time Operating System, RTOS),成功地将Windows转换成为一个完美在x64多核心硬件下运行的实时操作系统。它带来“实时性”的效能、多核心的SMP与内存共享环境下,并且以Windows作为人机接口的64位实时操作系统,藉由与EtherCAT及机器视觉的结合,正逐渐将PC-Base的系统效能,发挥到极大化。


RTX64有一个硬件抽象层(HAL),不同于Windows的HAL,它们是个别独立运作,而且没有修改Windows的必要。这两个系统是共存共荣。该RTX64 HAL最快能够达到1微秒的实时性能(取决于硬件支持)。在RTX64实时子系统(RTSS)里有独立于Windows的排程器(scheduler),可以分配线程(threads)到指定内核(CPU core)来实现对称的多处理(SMP),而不依赖于虚拟化(virtualization)或复杂的接口间的通讯。极大的储存空间可用于所有内核,没有记忆分区,从此共同创造了一个纯软件的机器视觉系统。对于机器视觉应用及先进的工业控制系统来说,这是一个绝对的优势。不仅能够呈现视觉数据显示给用户,而且结合运动控制,也能一同处理它的生产在线的检验结果。重点是,所有的工作都可以在一台计算机中完成!


近年来,数字视觉系统的应用范围越来越广,从生产线的检验、机器手臂的装配线到生物特征如指纹,DNA以及脸部分析,到医疗设备、汽车系统和机器人仓储系统。目前就机器视觉系统的性能要求上是越来越高,从速度,辨识率,图像处理的速度、深度与细到控制系统上的速度、精准度和复杂性。

IntervalZero建议使用全球标准接口的GigE Vision。由于它采用一般共享低成本的快速影像数据传输标准的以太网线缆和连接器与跨越的能力长度达100米,或使用光纤电缆甚至5000米。因为GigE Vision直接使用以太网连接,它不依赖任何专门的硬件,如影像采集卡传送其像数据的应用程序。此外,它可支持多个相机,相同的网络与具有每个相机自身的IP地址。而随着RTX64的多核特性和GigE视觉技术与运动控制的结合,这整个影像撷取与处理,得以各自在不同的CPU核心内分工运作,不会受到互相干扰而影响整体效能,大大减少了额外对高成本的智能相机的需求。

KingStar: RTX64、EtherCAT与Soft Motion的完美结合

在业界富有盛名的KingStar Motion,是IntervalZero的RTX64与EtherCAT及软件运动控制的整合产品。优点是,透过强大的Windows PC,结合优异的软件运动控制,即可轻松处理繁重的运算;以最低的成本,达成并超越硬件运动控制可达到的表现;同时,不需要学会C或C++的程序语言,结合已整合完成的RTX与EtherCAT,可以让您的机器手臂、自动化机台、AOI检测机台、…..等,能够快速达到研发、测试 、量产的Time-to-Market的目标,最重要的是降低成本。

另外不能忘记KingStar产品的最大优势是--极度的弹性。只要是x86或x64架构的Windows PC都适用,没有特定品牌的问题;在EtherCAT的伺服驱动器与马达的搭配上,同样也是没有特定品牌的问题,因为KingStar的完美设计,使得复杂的伺服驱动器与马达在KingStar上面,犹如Windows上的 ”Plug & Play”一样方便、好用。







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