倍福 CX5130 嵌入式控制器、CP6907 控制面板及 TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件助力蘇州羅伯特木牛流馬物流技術(shù)有限公司（以下簡稱木牛流馬）提升產(chǎn)品性能，進(jìn)一步滿足工業(yè) 4.0 的要求。
蘇州木牛流馬是一家以工業(yè)車輛激光導(dǎo)航控制及算法為核心技術(shù)，開展全系列工業(yè)車輛無人駕駛設(shè)計(jì)解決方案及物料搬運(yùn)移動(dòng)機(jī)器人系列產(chǎn)品研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的科技型企業(yè)。
隨著現(xiàn)代化工業(yè)的迅速發(fā)展，對物流系統(tǒng)的柔性化和智能化要求也越來越高。無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)在這一領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用，木牛流馬針對這種需求，進(jìn)行了大量的研發(fā)工作，推出了多款激光導(dǎo)航叉車式 AGV，以滿足食品飲料、汽車制造和電子制造等行業(yè)對自動(dòng)化倉儲物流搬運(yùn)的需求。公司還通過其擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)技術(shù)及硬件設(shè)備為 AGV 廠商或集成商提供核心技術(shù)解決方案。
激光導(dǎo)航 AGV：靈活、經(jīng)濟(jì)的物流搬運(yùn)工具
先進(jìn)的 AGV 系統(tǒng)在倉儲物流應(yīng)用中遇到的核心挑戰(zhàn)是需要穿過各個(gè)貨架，靈活高效地進(jìn)行導(dǎo)航。解決方案是使用基于激光技術(shù)的計(jì)算機(jī)輔助車輛控制，因?yàn)樗灰蕾囉谇度朐诘匕迳系墓潭ㄑb置，它不僅允許車輛在倉儲空間內(nèi)自由導(dǎo)航，而且還具有成本優(yōu)勢。木流牛馬的激光導(dǎo)航 AGV 可以實(shí)現(xiàn)在貨架上自動(dòng)取放貨物。激光導(dǎo)航系統(tǒng)既可以單車獨(dú)立工作，也可以在多車交通管理系統(tǒng)的調(diào)度下實(shí)現(xiàn)多車協(xié)同工作。為了應(yīng)對這類導(dǎo)航所面臨的嚴(yán)峻技術(shù)挑戰(zhàn)，木牛流馬的系統(tǒng)全面采用了倍福的控制組件。激光導(dǎo)航 AGV 中使用的是一臺搭載 Intel Atom® 雙核處理器且安裝了 TwinCAT 3 軟件的 CX5130嵌入式控制器，和用于實(shí)現(xiàn)可視化和人機(jī)交互的 CP6907 控制面板（帶 5.7 英寸觸摸屏）。控制面板使用的是 TwinCAT 3 PLC HMI 界面，可以非常方便的進(jìn)行 AGV 小車參數(shù)配置和站點(diǎn)定位調(diào)試。為了達(dá)到激光導(dǎo)航所需的速度和精度，系統(tǒng)還使用了 XFC 超采樣端子模塊。倍福還提供了一個(gè) TwinSAFE 解決方案，將安全功能無縫集成到整個(gè)系統(tǒng)中。
強(qiáng)大的控制平臺：嵌入式控制器
結(jié)構(gòu)緊湊的 CX5130 嵌入式控制器用于實(shí)現(xiàn)激光導(dǎo)航 AGV 所需的所有控制功能，省掉了客戶之前用的導(dǎo)航控制器和通信模塊，節(jié)省了空間和成本。CX5130 嵌入式控制器中實(shí)現(xiàn)的軟件功能包括：用 C++ 編寫的 AGV 小車行走和轉(zhuǎn)向軸的激光導(dǎo)航算法和閉環(huán)控制，AGV 單車控制邏輯程序，TwinCAT3 PLC HMI 可視化界面和調(diào)度軟件，以及用于自動(dòng)充電站點(diǎn)的 TCP/IP 通信程序。
“之所以選擇 CX5130 嵌入式控制器，主要是因?yàn)樗δ軓?qiáng)大、接口豐富、結(jié)構(gòu)緊湊。它是一款適合安裝在 DIN 導(dǎo)軌上的嵌入式控制器，跟我們之前使用的控制系統(tǒng)相比，它可為我們節(jié)省大量的空間。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，倍福的總線端子模塊系統(tǒng)支持各種現(xiàn)場總線，例如 CANopen 和 PROFIBUS，因此能夠確保它與不同外圍設(shè)備之間有良好的兼容性。另外，嵌入式控制器具有以太網(wǎng)端口，支持多種協(xié)議，更加便于實(shí)現(xiàn)無線通信。”木牛流馬研發(fā)總監(jiān)潘永平說道。
采用 XFC 實(shí)現(xiàn)高速、高精度的激光導(dǎo)航
當(dāng) AGV 小車通過激光進(jìn)行導(dǎo)航時(shí)，其內(nèi)置的激光掃描儀會一直快速旋轉(zhuǎn)，以掃描分布在工作區(qū)域的反射標(biāo)記。只有掃描到數(shù)量足夠多的反射標(biāo)記條，才能計(jì)算出精確的 AGV 小車位置。高速高精度的掃描在這里至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，木牛流馬選用了倍福的 XFC EtherCAT 超采樣模塊 EL1262。它能夠在 1 ms 時(shí)間內(nèi)執(zhí)行 1000 次采樣操作（相當(dāng)于 1 μs 的采樣周期），支持超高分辨率的目標(biāo)值和實(shí)際值采集，滿足激光導(dǎo)航的高速要求。
通用軟件平臺助力實(shí)現(xiàn)更高的性能
TwinCAT 3 控制軟件是高性能硬件設(shè)備的完美補(bǔ)充。功能強(qiáng)大的 TwinCAT 3 支持 C++ 編程和模塊調(diào)用，這對于木流牛馬來說是一項(xiàng)非常重要的優(yōu)勢，它還縮短了導(dǎo)航控制算法平臺遷移的開發(fā)周期。TwinCAT 3 采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有很高的靈活性，為木牛流馬的工程師創(chuàng)建軟件提供了一個(gè)高效的開發(fā)環(huán)境，便于工程師協(xié)同工作，提高程序開發(fā)效率。“對我們來說，能夠使用 C/C++ 作為編程語言是很重要的，因?yàn)槲覀儗τ谶@一編程語言擁有多年的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)，能夠?qū)嵤⿵?fù)雜的功能塊。如果允許我們用 C++ 編程工藝，我們就能夠快速、輕松地將這些功能塊嵌入到 TwinCAT 3 中，就像用 C++ 編寫的激光導(dǎo)航算法一樣。另外，TwinCAT 3 還可以方便地將程序任務(wù)指定到某個(gè) CPU 內(nèi)核上運(yùn)行。這樣可以利用多核 CPU（如 CX5130）的處理能力，提高程序運(yùn)行效率。”木牛流馬工程部總監(jiān)余志飛解釋道。
集成式安全解決方案節(jié)省時(shí)間和成本
由于激光導(dǎo)航 AGV 小車的工作區(qū)域大都是在有貨架的倉庫中，不可避免地會有工作人員出入。因此 AGV 小車的安全防撞功能至關(guān)重要。為了達(dá)到相應(yīng)的安全防護(hù)等級，木牛流馬采用了全面的 TwinSAFE 安全解決方案。該解決方案由 EL6900 TwinSAFE PLC、一個(gè) EL1904 TwinSAFE 數(shù)字量輸入端子模塊和一個(gè) EL2904 TwinSAFE 數(shù)字量輸出端子模塊組成。AGV 車身四周都裝有安全傳感器，通過 EL1904 輸入端子模塊進(jìn)行掃描。當(dāng) AGV 小車在安全區(qū)域移動(dòng)時(shí)傳感器檢測到有障礙物，TwinSAFE 系統(tǒng)會立即作出響應(yīng)，觸發(fā) AGV 小車行走軸的緊急剎車制動(dòng)，然后在經(jīng)過設(shè)置的延遲時(shí)間之后切斷驅(qū)動(dòng)器的供電。“使用 TwinSAFE 將安全解決方案完全集成到控制系統(tǒng)中，不需要獨(dú)立的安全系統(tǒng)和相關(guān)的布線工作，減少了接線成本，節(jié)省了項(xiàng)目開發(fā)時(shí)間。”木牛流馬安質(zhì)量安全監(jiān)督員王海霞說道。
共同打造經(jīng)得起未來考驗(yàn)的解決方案
自從 2016 年初木牛流馬公司在第一臺激光導(dǎo)航叉車式 AGV 上使用倍福的產(chǎn)品開始，雙方的合作越來越深入和廣泛，目前在開發(fā)的磁導(dǎo)式和智能貨架穿梭車等都采用了倍福的自動(dòng)化解決方案。“倍�；� PC 的自動(dòng)化平臺所具備的開放性和靈活性為木牛流馬在未來拓展應(yīng)用范圍方面提供了廣闊的空間。”木牛流馬總經(jīng)理王平感嘆道。他對未來有非常樂觀的展望：“基于 PC 的控制技術(shù)所具備的超強(qiáng)的處理能力也能夠滿足未來越來越高的控制系統(tǒng)要求。”
關(guān)于德國倍福
倍福（Beckhoff）公司總部位于德國威爾市。作為全球自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)者，倍福定義了自動(dòng)化領(lǐng)域的許多國際標(biāo)準(zhǔn)。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場總線模塊、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和TwinCAT自動(dòng)化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個(gè)工控領(lǐng)域提供開放式自動(dòng)化系統(tǒng)和完整的解決方案。倍福于1997年進(jìn)入中國市場，致力于幫助制造企業(yè)提升競爭優(yōu)勢，加速轉(zhuǎn)型升級。倍福在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)，公司所倡導(dǎo)的PC控制技術(shù)具有良好的開放性，將IT技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)完美融合，助力實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造。憑借領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢和豐富的行業(yè)知識，倍福的創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機(jī)械、物流輸送以及樓宇自控等眾多領(lǐng)域。
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