目前，工業(yè)領(lǐng)域大量使用配置各異的工業(yè)計(jì)算機(jī)（IPC）作為運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器視覺(jué)、數(shù)據(jù)采集等功能的計(jì)算中心。然而，IPC作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化核心元器件，需要不斷的進(jìn)化才能滿足自動(dòng)化行業(yè)各種應(yīng)用的需求，包括與周邊設(shè)備交互、可擴(kuò)展性、運(yùn)動(dòng)控制功能實(shí)現(xiàn)、可靠性等等方面。

 

       ProU團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了“winMotion”系列IPC，希望解決作為數(shù)字化裝備計(jì)算中心的痛點(diǎn)：

 

01

 豐富的外部接口

 

    現(xiàn)在自動(dòng)化設(shè)備上的相機(jī)應(yīng)用越來(lái)越多，傳統(tǒng)IPC內(nèi)置的網(wǎng)口數(shù)量比較少，擴(kuò)展PCI/PCIe網(wǎng)卡會(huì)帶來(lái)可靠性，IPC體積，成本等問(wèn)題，特別是安裝在比較惡劣環(huán)境中的自動(dòng)化設(shè)備。

 

       winMotion提供了豐富的外部接口，如下圖所示。在精巧的體積內(nèi)，集成了幾乎自動(dòng)化設(shè)備常用所需的所有類型的接口。大幅度簡(jiǎn)化工程師的設(shè)計(jì)和選型工作，亦提高了自動(dòng)化設(shè)備的可擴(kuò)展性。

 

 

 

02

像PLC一樣的穩(wěn)定、可靠

 

       winMotion系列工業(yè)計(jì)算機(jī)采用無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)，可以在高達(dá)50℃的環(huán)境中穩(wěn)定工作，IP30防護(hù)等級(jí)。除主板電池外，IPC內(nèi)部PCB板完全通過(guò)接插件連接以獲得極高的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

 

 

 

       經(jīng)過(guò)了EMC、震動(dòng)、環(huán)境溫度測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，大幅度提高了穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)類似PCI/PCIe擴(kuò)展口偶爾出現(xiàn)的金手指接觸不良問(wèn)題。標(biāo)配固態(tài)硬盤，提高了抗沖擊性能。

 

      winMotion同時(shí)提供了系統(tǒng)盤數(shù)據(jù)保護(hù)功能，避免異常關(guān)機(jī)可能產(chǎn)生的Windows系統(tǒng)崩潰問(wèn)題。

 

      通過(guò)內(nèi)置的鐵電存儲(chǔ)器（可選配置），可以在機(jī)器異常掉電時(shí)存儲(chǔ)機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)。

 

03

 內(nèi)置強(qiáng)大高速脈沖輸出與高速計(jì)數(shù)功能

 

       運(yùn)動(dòng)控制亦是自動(dòng)化裝備的核心功能, 目前行業(yè)里主流的方案是IPC與PLC通訊或擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)控制板卡。然而，這樣會(huì)提高機(jī)器程序的復(fù)雜度，增加機(jī)器控制模塊的體積以及維護(hù)難度。winMotion內(nèi)置數(shù)字量I/O中集成了豐富的高速輸出和高速計(jì)數(shù)功能，如下圖：

 

 

 

       多達(dá)16軸的脈沖輸出，脈沖頻率最高可達(dá)200K。高速光耦保證了IPC的外部接口達(dá)到PLC級(jí)別的穩(wěn)定性和抗干擾性。

 

       同時(shí)，高速輸入支持4路頻率200K的AB相高速計(jì)數(shù)或8路頻率200K的單項(xiàng)高速計(jì)數(shù)。但就高速接口來(lái)看，winMotion幾達(dá)到了主流中型PLC的控制規(guī)模，考慮到Intel CPU強(qiáng)大的計(jì)算性能（相對(duì)于PLC或運(yùn)動(dòng)控制板卡的嵌入式CPU而言）。WinMotion是自動(dòng)化行業(yè)視覺(jué)+運(yùn)動(dòng)應(yīng)用非常理想的計(jì)算與控制中心。

 

      基于內(nèi)置的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，winMotion可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工業(yè)計(jì)算機(jī)較難實(shí)現(xiàn)的快速任務(wù)。如下圖：

 

 

 

      以上功能的編程方式類似運(yùn)動(dòng)控制板卡，用戶可以通過(guò)API函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)：

 

 

 

04

One more thing

 

       現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是工業(yè)4.0的核心需求之一。我們一直在探索IPC可靠、便捷的實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的方案。基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，用戶可以實(shí)現(xiàn)高性能的運(yùn)動(dòng)控制；在不增加IPC體積的前提下實(shí)現(xiàn)多軸，多IO點(diǎn)的機(jī)器控制；方案工程師可以在海量的EtherCAT從站中選擇最佳性價(jià)比的從站解決方案；與機(jī)器視覺(jué)、測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高效的交互......

 

       最終，我們?cè)趙inMotion系列工業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了這個(gè)夢(mèng)想，用戶通過(guò)調(diào)用我們提供的API函數(shù)（與脈沖方式應(yīng)用方法一樣），可以把IPC的一個(gè)網(wǎng)口變成EtherCAT主站，直接控制基于EtherCAT總線的伺服、步進(jìn)、IO等等從站模塊。

 

       并且用戶可以在winMotion上同時(shí)實(shí)現(xiàn)EtherCAT和脈沖運(yùn)動(dòng)控制同時(shí)工作，滿足靈活且功能強(qiáng)大的機(jī)器控制需求，如下圖所示：

 

 

 

       基于EtherCAT總線技術(shù)，ProU團(tuán)隊(duì)與德國(guó)運(yùn)動(dòng)控制算法公司合作，為客戶提供了高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制算法函數(shù)，用戶可以通過(guò)調(diào)用API函數(shù)實(shí)現(xiàn)諸如速度與力矩前饋，多軸空間插補(bǔ)，電子凸輪等高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制功能。

 

 

 

總結(jié)，WinMotion是高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制板卡與Microsoft Windows+RTOS的集合體，是面向未來(lái)的工業(yè)計(jì)算機(jī)生態(tài)。

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