6GK7342-5DA03-0XE0详细说明
应用需求
为了整合主辅系统的信息，建立一个全企业级的生产信息管理系统，将实时的生产提供给管理，同时为后续的数据应用和 MES 提供系统架构，南钢集团结合了企业的现有数据监控系统状况和项目中的控制系统情况，采取了GE 的Proficy Historian 为核心的生产过程管理平台，并结合了强大的GE Proficy iFIX 作为现场客户显示，既保持了整个企业的数据平台完整性，又为以后的上层复杂应用提供了架构基础。用户在选取企业数据库平台时考虑了多种需求，所选的数据库平台必须对全企业的各种数据类型，数据连接方式和海量数据的存储完全支持，同时在数据分析回现的性能、后续的Web报表和应用开发能力上有扩展能力和灵活性，这样就为今后企业的生产能力扩展和系统的扩展打下了良好的基础。
系统结构
系统需要和主系统的 DCS 相连，同时需要连接辅助系统并整合数据。系统网络拓扑结构采用星形连接， 通过 OPC 的标准方式连接主系统的DCS， 并将所有 DCS 数据高速采集并存储到 Proficy Historian 企业级数据库中，通过 iFIX 的实时数据库采集所有辅助系统数据并与主系统集成在一起，系统的客户采用只读形式的 iFIX 客户端。
解决方案
根据系统的需求和 GE Proficy 软件的能力，承包整个项目的工程集成商成功地使用了GE Proficy 的 Historian 数据库和 Proficy iFIX。系统实现的主要功能不仅包括了各个系统的整合，同时也提供了主要过程参数的监视，实时画面的浏览、实时数据及其趋势查询、报警信息的浏览及统计。通过全厂级实时数据历史库的建立，使管理人员能够及时了解到生产的状况，通过数据库的性能够及时快速回现生产的波动和趋势，而工业数据库的高速采集能力使系统能够分辨高达毫秒的时间和事件。而现场客户端同 Proficy iFIX 的只读客户端集成一体，既可以高速显示趋势，动态流程，报警等现场信息，又通过安全保护系统禁止对控制系统下发数据，避免可能的干扰，使得系统的安全性和可靠性有了保。
系统利用了 Proficy Historian 的另一个优点是通过其标准的OPC 采集可以连接各种主流 DCS 系统和 PLC，其采集速率可以达到毫秒级，这个系统里即通过 OPC 方式连接 OVATION的集散控制系统。除此之外，Proficy Historian 还可以直接支持文件数据导入，XML 文件，用户自定义 SDK 开发工具等，并内置 iFIX和 Cimplicity SA 的采集器，同时支持的功能还包括原始数据的各种计算，存储，分布式数据库服务器间数据采集同步等强大功能。
一 直角坐标机器人的定义及主要特点
机器人按ISO 8373定义为：位置可以固定或移动，能够实现自动控制、可重复编程、多功能多用处、末端操作器的位置要在3个或3个以上自由度内可编程的工业自动化设备。这里自由度就是指可运动或转动的轴。直角坐标机器人是以直线运动轴为主，各个运动轴通常对应直角坐标系中的X轴，Y轴和Z轴。在绝大多数情况下直角坐标机器人的各个直线运动轴间的夹角为直角。
直角坐标机器人主要由一些直线运动单元，驱动电机，控制系统和末端操作器组成。针对不同的应用，可以方便快速组合成不同维数，各种行程和不同带载能力的壁挂式、悬臂式、龙门式或倒挂式等各种形式的直角坐标机器人。从简单的二维机器人到复杂的五维机器人就有上百种结构形式的成功应用案例。从食品生产到汽车装配等各行各业的自动化生产线中，都有各式各样的多台直角坐标机器人和其它设备严格同步协调工作。可以说直角坐标机器人几乎能胜任几乎所有的工业自动化任务。下面是其主要特点：
1任意组合成各种结构样式，带载能力和尺寸的机器人。
2采用多根直线运动单元级连和齿轮齿条传动，可以形成几十米的**大行程机器人。
3采用多根直线运动单元平连及各带多滑块结构时其负载能力可增加到数吨。
4 其较大运行速度可达到每秒8米，加速度可达到每秒4米。
5 重复定位精度可达到0.01mm~ 0.05mm。
6 采用带有RTCP功能的五轴或五轴以上数控系统能完成非常复杂轨迹的工作。
德国百格拉公司是世界上较*的直角坐标机器人供应商之一，生产多种规格的直线运动单元/导轨、步进电机、交流伺服电机、直线电机和多轴数控系统。以此为基础，在短时间内可提供各种规格的线性导轨、二维、三维标准机器人及用户**机器人和生产线。这些机器人可以装备焊、通用手爪或**工具，完成焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、、（软型）喷涂等一系列工作。由于百格拉的导轨、驱动电机、减速机和控制系统等所有部件全部自己生产，使得机器人整体性能更加优异。十多年来出厂的机器人和生产线全部在正常工作，深受包装机械、印械、机械电子、汽车、食品、和化妆品生产等行业新老用户的厚爱。
百格拉公司的120多名*及工程技术人员成功开发生产了各种规格的线性导轨，并在此基础上与用户密切合作开发通用及**机器人，已为许多厂家提供了数千台各种**机器人及生产线。其中一个应用领域是工件质量检测。在**大批量生产中，每个产品的主要功能乃至整个产品的所有功能都必须经过严格的**的检测，而检测周期又很短，这就需要专业的工件检测机器人。下面介绍一个在机器视觉精确定位下直角坐标机器人对产品的检验应用案例。
二 任务描述
被检测的产品被整齐放在一个5000*5000mm的检测平台上。每个产品的尺寸大约是40*40mm，整个平台被均分成120行和120列的矩阵式14400个小格，每个格的尺寸是40*40mm。每个格中心处放一个产品，其位置有1mm左右的误差，但误差仅是在X和Y方向上，而产品的方向是足够准确的。机器手要把测量头准确插入产品信号端子上，测量仪器发出几种信号，来检验该产品的各个功能是否正常工作。测量仪器接收产品的输出信号，并以此为依据来判断产品是否合格。测量仪器要给出不合格产品的位置。在上面的工作过程中，机器人必须知道每个产品的准确位置，误差要小于0.1mm, 这样机器人才能把测量用插头准确插入产品信号端子上。
三 所选用的机器人
工作平台的有效面积是5000*5000mm，这里要选择一个有效行程为5200*5200*300mm的三维机器人。为了测量每个产品的准确位置，我们在机器人的Z轴上安装了CCD智能相机，由机器人按事先定好的位置运动到被测产品的上面，CCD智能相机镜头与被测产品的较高面的高度是100mm，保证视场范围是70*70 mm。
为此我们选用德国百格拉公司的三维龙门式直角坐标机器人。通过下面的简单分析来介绍各个运动轴的选择。由于CCD相机及所配电缆的总重量大约500克，测量用插头及所配电缆的总重量大约1000克，向上拔出测量用插头的力量大约1000克，Z轴总负载大约为2500克，所以Z轴选用负载为10公斤的LM-P608 R—T5抓取式导轨。考虑到可能有几种不同高度的产品要检测，Z轴的较大行程选为300mm，Z轴驱动电机为带抱闸的百格拉公司交流伺服电机SER3916/5S，Z轴自重加上所有负载和驱动电机为21.6公斤。Y轴选择为两根LM-P812-AT10，有效行程为5200mm，驱动电机为SER3913/5S，配德国纽卡特精密行星减速机PLE80-8，Y轴自重加上所有负载（Z轴）和驱动电机为200.3公斤。根据Y轴，Z轴重量及所有负载和驱动电机的总重量，所以X轴选用LM-P/S812 R-AT10，有效行程为5200mm，驱动电机为SER3913/5S配德国纽卡特精密行星减速机PLE80-8。
四 控制结构和CCD智能相机
该机器人的控制系统采用德国运动技术公司（Movtec）的三轴运动控制卡DEC4T3和运动控制软件Editasc。DEC4T3运动控制卡是基于PC机，**控制3台步进电机和数字伺服电机的运动控制卡。EdiTasc不仅是MOVTEC公司各种控制卡配套的通用数控软件，它也是一个高度开放的开发平台，可以直接控制各种工业自动化设备，或方便的开发用户**页面及控制系统。DEC4T3自带36路数字输入输出口作为限位开关，控制CCD智能相机和起动检测仪器。
CCD智能相机选用德国Vision Components GmbH公司的智能相机VC2028。智能相机就是一个*力的图象处理系统，它包含Sony 1/2” 640*480点的CCD芯片，逐行扫描每秒25桢图像，存储器配置是16 MB SDRAM, 2 MB Flash Eprom, 8 bit overlay, CPU是TMS320C62XX，速度是1200MIPS （每秒1200百万指令）。我们把调试好的图象处理软件下传给VC2028，当VC2028上电后该软件就自动工作。VC2028通过自带RS232口 可以把计算出来的位置数据传给PC机。VC2028还自带4路数字输入口和4路数字输出口，用于与控制软件协调同步，VC2028的视场范围是70mm×70mm。
五 工作过程：
整个工作台上有80×120个产品，X轴方向有80行，Y轴方向有120列，每个产品占60*40mm的工作台面。 先对**行的**个产品进行检测，然后是**行的*二个产品，如此依次到最后是**行的*八十个产品。完成对**行所有产品的检测后，再对*二行上从**列上的产品到**百二十列上的产品依次逐个进行检测，如此依次逐行逐列对所有产品进行检测。
利用EdiTasc通用数控软件的Mtasc语言可以很方便简单地完成上面的定位运动。 程序结构大体如下：
I = -1; /* 行位置变量 */
J = -1; /* 列位置变量 */
For 120 { /* 逐行检测产品 */
I = I + 1;
For 120 { /* 逐列检测产品 */
J = J + 1;
If (bbbbb1 == 1) { /* 输入口1，一个产品检测完信号，可以运动到下个产品上面 */
Xposi = I * 120 + 60; /* 下个产品的行位置 */
Yposi = J * 80 + 40; /* 下个产品的列位置 */
X Xposi Y Yposi MF ; /* Z轴快速运动到该产品上方 */
Wait 0.0; /* 等待0.0秒，目的是保证Z轴已运动到该产品上方*/
}
Out Output1 /*输出口1给CCD像机信号，Z轴已到产品的上面，开始检测工作*/
}
}
机械手先将Z轴运动到产品上面后，然后输入信号给VC2028。当VC2028检测到一路输入信号为高电平时就开启闪光灯，同时抓取一幅图象。图象处理软件的功能大体如下：
1）第一步是先对图象二值化处理，由于采用近似平行光从侧面照明，产品的两个几乎相互垂直的外边可以很清楚地被出来。
2）第二步是对两个几乎相互垂直的外边的位置和几个孔的位置进行推算，为得到更准的位置，利用子像素差补技术求出多个位置，选出合理合格的数据，再取它们的平均值。
3）把得到的位置数据通过RS232传给EdiTasc软件。EdiTasc通用数控软件得到新的位置数据后，根据所得位置的差来移动X轴和Y轴到产品上面。实际中0.1mm的位置差对于百格拉的机器人很轻松得到保证。
到达产品的正上方后机械手把测量用插头迅速准确插入产品信号端子上，先给产品通电，然后测量仪器按一定时序发出信号，接收该产品对应各个功能时的输出信号，并以此为依据来判断产品是否合格。在Z轴把测量用插头插入产品信号端子过程中，为了安全，控制软件要通过输入口检测插入到位信号。当控制软件通过输入口得到检测完信号后开始把Z轴升高100mm,同时要检验测量用插头已真正拔出来了才可以开始下一个产品的检验。
六：结论
采用德国百格拉公司的直角坐标机器人后使上面的产品质量速度大为提高，而且没有遗漏现象出现，节省大量人力，从而降低人工成本。该机器人在正常维护下至少运行十年。德国百格拉公司的直角坐标机器人及机器视觉系统还广泛应用于灌装机，纸张检验，朔料印刷品检验，布料质量和木材表面质量检验等方面，同时德国百格拉公司还生产具有物体识别及搬运等功能的机器人。以下为德国百格拉直角坐标机器人的典型应用：
1）从面包包装，鸡蛋喷码到BOURJOIS公司和LAUDER化妆品公司口红的装配和包装乃至很多的包装都应用百格拉的机器人设备；
2）精密工件和电子产品的装配，和包装：如西门子和诺基亚的手机生产中，飞利浦和Suntec的电子元件生产线；
3）其它一些大批量产品的质量检测和装配。
4）大众和奔驰公司的汽车的生产线，博世公司内部自动化生产线，海德堡印刷机生产线等。 随着大批量自动化生产的迅猛发展，很多产品需要在生产环节中进行全面的检测,探伤和清洗，这类直角坐标机器人将具有更广范的市场前景和发展潜力！
实找零的方法有很多种，可根据所要求的精度及实际要求来选择。可以自身完成（有些品牌伺服电机有完整的回原点功能），也可通过上位机配合伺服完成，但回原点的原理基本上常见的有以下几种。
一、伺服电机寻找原点时，当碰到原点开关时，马上减速停止，以此点为原点。这种回原点方法无论你是选择机械式的接近开关，还是光感应开关，回原的精度都不高，就如一网友所说，受温度和波动等等的影响，信号的反应时间会每次有差别，再加上从回原点的高速突然减速停止过程，可以*地说，就算排除机械原因，每次回的原点差别在丝级以上。
二、回原点时直接寻找编码器的z相信号，当有z相信号时，马上减速停止。这种回原方法一般只应用在旋转轴，且回原速度不高，精度也不高。
三、此种回原方法是较精准的，主要应用在上：电机先以**段高速去找原点开关，有原点开关信号时，电机马上以*二段速度寻找电机的z相信号，**个z相信号一定是在原点档块上（所以你可以注意到，其实高档的数控机床及中心机的原点档块都是机械式而不会是感应式的，且其长度一定大于电机一圈转换为直线距离的长度）。找到**个z相信号后，此时有两种方试，一种是档块前回原点，一种是档块后回原点（档块前回原点较安全，欧系多用，档块后回原点工作行程会较长，日系多用）。以档块后回原为例，找到档块上**个z相信号后，电机会继续往同一方向转动寻找脱离档块后的**个z相信号。一般这就算真正原点，但因为有时会出现此点正好在原点档块动作的中间状态，易发生误动作，且再加上其它工艺需求，可再设定一偏移量；此时，这点才是真正的机械原点。此种回原方法是较精准的，且重复回原精度高。
与普通电机一样，交流也由定子和转子构成。定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动gs控制的u／v／w三相电形成电磁场 转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较 调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数)。
交流伺服电机的工作原理和单相感应无本质上的差异。但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。
当电机原来处于静止状态时，如控制绕组不加控制电压，此时只有励磁绕组通电产生脉动磁场。可以把脉动磁场看成两个圆形旋转磁场。这两个圆形旋转磁场以同样的大小和转速，向相反方向旋转，所建立的正、反转旋转磁场分别切割笼型绕组（或杯形壁）并感应出大小相同，相位相反的电动势和电流（或涡流），这些电流分别与各自的磁场作用产生的力矩也大小相等、方向相反，合成力矩为零，伺服电机转子转不起来。一旦控制系统有偏差信号，控制绕组就要接受与之相对应的控制电压。在一般情况下，电机内部产生的磁场是椭圆形旋转磁场。一个椭圆形旋转磁场可以看成是由两个圆形旋转磁场合成起来的。这两个圆形旋转磁场幅值不等（与原椭圆旋转磁场转向相同的正转磁场大，与原转向相反的反转磁场小），但以相同的速度，向相反的方向旋转。它们切割转子绕组感应的电势和电流以及产生的电磁力矩也方向相反、大小不等（正转者大，反转者小）合成力矩不为零，所以伺服电机就朝着正转磁场的方向转动起来，随着信号的增强，磁场接近圆形，此时正转磁场及其力矩增大，反转磁场及其力矩减小，合成力矩变大，如负载力矩不变，转子的速度就增加。如果改变控制电压的相位，即移相180o，旋转磁场的转向相反，因而产生的合成力矩方向也相反，伺服电机将反转。若控制信号消失，只有励磁绕组通入电流，伺服电机产生的磁场将是脉动磁场，转子很快地停下来。
为使交流伺服电机具有控制信号消失，立即停止转动的功能，把它的转子电阻做得特别大，使它的临界转差率sk大于1。在电机运行过程中，如果控制信号降为“零”，励磁电流仍然存在，气隙中产生一个脉动磁场，此脉动磁场可视为正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成。一旦控制信号消失，气隙磁场转化为脉动磁场，它可视为正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成，电机即按合成特性曲线运行。由于转子的惯性，运行点由a点移到b点，此时电动机产生了一个与转子原来转动方向相反的制动力矩。在负载力矩和制动力矩的作用下使转子迅速停止。
必须指出，普通的两相和三相正常情况下都是在对称状态下工作，不对称运行属于故障状态。而交流伺服电机则可以靠不同程度的不对称运行来达到控制目的。这是交流伺服电机在运行上与普通异步电动机的根本区别。
就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量较小，驱动器对控制信号的响应较快;位置模式运算量较大，驱动器对控制信号的响应较慢。
对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。那么如果控制器本身的运算速度很慢(比如，或低端运动控制器)，就用位置方式控制。如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提率(比如大部分中高端运动控制器);如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端**控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。
换一种说法是：
1、转矩控制：转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10v对应5nm的话，当外部模拟量设定为5v时电机轴输出为2.5nm:如果电机轴负载低于2.5nm时电机正转，外部负载等于2.5nm时电机不转，大于2.5nm时电机反转(通常在有重力负载情况下产生)。可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
2、位置控制：位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。应用领域如、印刷机械等等。
3、速度模式：通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环pid控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。位置模式也支持直接负载外环位置信号，此时的电机轴端的编码器只电机转速，位置信号就由直接的较终负载端的装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度
