在工業應用中，大多數自動化都基于PLC專用計算機，從各種傳感器讀取數據并將數據傳輸到執行器以實現自動化的控制過程。業界用于在 PLC、傳感器和執行器之間交換數據的常用通信協議是 EtherCAT。該協議最初由 Beckhoff 開發，提供了一種以非常高的更新速率實現實時控制的簡單方法。

什么是可編程控制器？

Programmable Logic Controllers，通常稱為PLC，是設計用于在惡劣的工業環境中運行的工業加固型計算機。它們廣泛用于制造過程、裝配線和機器人設備的控制。它們是模塊化設備，可以輕松編程和配置，以在不同的工業環境中執行各種任務，并且能夠進行硬實時控制。雖然它們過去只能執行一系列簡單的邏輯表達式，但現在能夠運行復雜的程序。有許多PLC制造商，包括西門子，ABB，倍福，艾倫布蘭德利等。每個制造商都有自己的產品系列，具有不同的功能和特性（計算能力、連接性、功耗等）。

什么是TwinCAT？

TwinCAT代表“The Windows Control and Automation Technology”，是Beckhoff開發的一款軟件。它主要用于編程和配置Beckhoff PLC，這些PLC廣泛用于工業自動化系統。已有軟件模塊（功能）可靈活擴展特定應用的基本功能。TwinCAT的一大優勢是它可以將標準的基于Windows的PC變成具有實時功能的控制器，使其成為開發PLC應用程序的不錯選擇。

什么是EtherCAT？

Ethernet for Control Automation Technology 或 EtherCAT 是一種基于以太網的現場總線系統，可用于實時通信和控制。它是由Beckhoff Automation發明的，但是一個開放標準，這意味著它不依賴于任何特定的硬件或軟件供應商。這使其成為比專有系統更具成本效益的解決方案。它能夠以高達 10 kHz 的更新速率進行實時控制。此外，多個設備可以作為菊花鏈相互連接。設計EtherCAT設備的主要缺點是它們仍然需要特定的硬件來實現通信。EtherCAT基于主從通信模型。EtherCAT主站運行在PLC上，是唯一允許通過網絡傳輸數據的主站。EtherCAT從站是所有連接的設備，如傳感器、執行器等，由EtherCAT主站控制。

如何在TwinCAT 3中使用EtherCAT設備？

物理EtherCAT連接基于以太網，因此EtherCAT設備可以通過這種電纜直接連接到PLC或PC。將設備連接到PC時，檢查TwinCAT是否支持相應的網絡適配器非常重要。對于大多數設備，需要在設備和 PLC 之間連接 PoE 供電器以提供必要的電源。除了以菊花鏈方式連接多個 EtherCAT 設備。EtherCAT接線盒也存在，可以創建更復雜的拓撲結構。

配置EtherCAT主站和添加設備的最簡單方法是在I/O>設備的右鍵單擊菜單中選擇“掃描”選項。這將自動配置主設備，掃描EtherCAT設備（盒）的兼容端口，并將其添加到系統中。

或者，可以通過在I/O的右鍵菜單中選擇“添加現有項目”選項并添加相應的設備來手動添加EtherCAT主站和設備。添加設備后，其輸入和輸出需要鏈接到程序中的相應變量。這實質上是將所連接設備的輸入和輸出映射到程序中的變量，以便可以在程序與傳感器或執行器之間交換數據。

例如，從傳感器（機器人用六軸力傳感器）讀取測量值或向執行器發送命令。可在此處找到有關配置設備的其他信息。

使用倍福 PLC、Meca500 機器人和瑞士BOTA Medusa六維力矩傳感器的示例應用。

如何在 TwinCAT 3 中使用串行設備？

也可以使用與 TwinCAT 進行串行通信的設備。串行通信可以通過以下硬件實現：

? 虛擬 COM 端口

? 物理 COM 端口

? 倍福KL和EL模塊

對于虛擬 COM 端口，無需將任何設備添加到系統。虛擬COM端口可以通過“SerialLineControlADS”功能直接從TwinCAT訪問，并且可以讀取數據并將其傳輸到相應的緩沖區中。對于物理COM端口和KL端EL模塊，需要將正確的設備添加到系統中，類似于EtherCAT設備。從設備接收和傳輸數據可以類似于具有“串行線路控制”功能的虛擬COM端口。例如，可以在此處找到連接 Bota Systems 串行力矩傳感器并正確解析數據幀。

雖然可以將串行設備與TwinCAT一起使用，但只要有可用的EtherCAT設備，它們應該是首選。這是因為串行通信的性能通常不如EtherCAT。由于波特率限制在 115'200 波特以及更高的延遲，這導致更新速率顯著降低。

上海耐創測試技術有限公司代理的瑞士BOTA系列產品，是力傳感器在機器人應用領域的佼佼者。如果您對如何將六維力矩傳感器（六分力傳感器或六軸力傳感器）集成到EtherCAT現場總線中有任何疑問，建議您與我們經驗豐富的工程師交談，以發現最佳解決方案。