宏集方案 | 智能机器人控制系统驱动高效生产

一、概述

近年来，工业自动化领域对智能机器人运动控制系统的需求不断增长。

常见的工业机器人运动控制方式有两种：一种是基于工控机和控制卡，功能强大但复杂、布线多、兼容性差；另一种是基于软PLC，使用个人计算机或嵌入式控制器，具有开放的体系结构、便于开发和维护，支持多种编程语言，不受技术垄断限制。

宏集的MC系列控制器，结合了先进的CODESYS软PLC编程环境，为用户带来了无与伦比的优势和灵活性。

二、控制系统方案设计

宏集机器人控制系统采用一主多从的控制模式，主站采用宏集MC-Prime控制器，从站采用带EtherCAT接口的伺服驱动器，主站和从站之间采用工业以太网EtherCAT进行数据通讯。

软件开发平台在PC端采用CODESYS编程环境，支持基于IEC-61131-3的6种标准编程语言（梯形图，结构化文本，顺序功能图等），编译通过后固化到工控机上，直接发送指令控制机器人的运动。机器人控制系统模型如下图所示.

机器人控制系统架构

三、方案优势

（一）支持多轴控制和丰富的运动算法

宏集MC-Prime控制器基于CODESYS平台进行开发，通过图形化编程界面和丰富的函数库使得编程变得简单而直观。例如，在Delta机器人控制过程中，可以将将三足机器人整体视为一个运动轴组，通过综合控制机器人的各个关节和动作，实现机器人的整体运动和姿态调整。

宏集MC-Prime控制器集成了CODESYS SoftMotion库的功能，为CNC和机器人控制带来了显著优势：

✔ 完整的CNC编程支持

宏集MC-Prime控制器结合CODESYS提供的符合DIN66025标准的3D CNC编辑器和G代码编程支持。这使得宏集MC控制器能够在IEC61131-3标准的上位编程环境中实现复杂的CNC控制，简化了CNC编程流程并提高了效率。

✔ 内置的CNC功能库

宏集MC-Prime控制器内置了所有必要的CNC POU库，包括几何数据处理、插补和运动学变换等。这些库使MC控制器成为一个强大的CNC控制平台，能够灵活应对不同的CNC应用需求。

✔ 软件集成机器人控制

通过CODESYS SoftMotion Robotics库，宏集MC-Prime控制器支持轴组的运动学模型设置和机器人路径规划。它还支持PLCopen Part4标准功能块，提供了集成的机器人模型，包括各种龙门机器人、三足机器人和SCARA机器人等。

工程师可以通过调用SoftMotion运动库中的功能块，轻松地实现复杂的运动控制算法和逻辑，加快开发周期，提高生产效率。

（二）高性能实时控制

宏集MC系列控制器配备先进的多核处理器和实时操作系统，可以实现微秒级实时性和毫秒级的运动控制响应。这意味着用户可以实现高精度、高速度的机器人运动，确保生产过程的稳定性和效率。

宏集MC系列控制器进行多轴控制的轴数和实时性如下：

（三）高安全性，SIL3， PLe安全等级

宏集SC安全控制器可以有效地监测和控制机器人运动过程中的安全风险，通过实时监测机器人位置、速度和周围环境，及时检测潜在的碰撞或危险情况。例如，通过安装安全传感器（如光栅、激光扫描器、安全摄像头等），安全控制器能够检测到人员进入危险区域，并及时停止机器人的运动，从而保护操作员的安全。

在工业生产中，机器人安全是一个重要的法规和标准要求。通过集成宏集SC安全控制器，可以使机器人系统满足高度严格的安全完整性要求（SIL 3）和机械安全性能要求（PL e），这种级别适用于对安全性能和机械可靠性要求都非常高的应用场景，可以帮助企业遵守相关的安全法规和标准，降低潜在的法律风险和责任。

SIL 分为 SIL 1 到 SIL 4，SIL 数字越高，表示系统在减少危险发生和控制风险方面的性能要求越严格；PL 分为 PL a 到 PL e，PL 级别越高，表示系统在执行安全功能时的性能要求越高。

四、总结

宏集MC系列控制器结合CODESYS编程环境和宏集SC安全控制器，为用户提供了全方位的智能机器人运动控制解决方案。这种集成提升了生产线灵活性和响应能力，简化了系统集成和维护。CODESYS开放架构和丰富函数库为宏集MC控制器提供定制和扩展能力，助力企业应对快速变化的生产需求，提高生产效率和可靠性。

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