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艺术与科技之美,EtherCAT技术如何1216根伺服轴?

发表时间:2018-06-13
 

如今,我们越来越多地看到工业自动化技术的使用,自动化技术使我们的生活变得更加有趣和刺激,例如EtherCAT技术。

新加坡樟宜机场的“雨之舞”可能是世界上最大的动态雕塑。为了达到热带雨的效果,使用了 1216 滴闪闪发亮的镀铜铝制雨滴造型。这些“雨滴”通过细钢丝从天花板上悬垂下来,每滴“雨滴”都由一台小型伺服电机驱动。

“雨点”由细长的钢线衔接至天花板。装有高精度编码器的引擎,藏在天花板内,控制着“雨点”的运动。雨点闪亮,上下移动,色彩多变......美妙的“雨之舞”,吸引了不少游客停步观看。

 

 

整个“雨之舞”的实现,基于 EtherCAT 技 术(高性能,高实时性,拓扑结构的灵活性等特点,EtherCAT技术完美解决了来自1216根伺服轴实时同步带来的挑战。)

 

 

 

 

 

如何同步控制 1,216 根轴?

 

作为登机大厅现代化的一部分,“雨之舞”表现了热带雨效果来向新加坡这个热带城市的致敬。由于需要精确驱动1216根轴,所以“雨之舞”对控制的要求非常高。除此之外,还要求高度的可用性、组件的紧凑型设计以及组件无需编址即可被轻松更换,且最重要的是系统必须全天候24小时运行。那么,Beckhoff公司是如何做到的?

 

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1,216 根轴的同步驱动是绝对亮点之一,还必须满足“雨滴”在顺序运动中的动力学、精确度和速度方面的高要求。“雨滴”以 1.5 m/s 的速度和 1.4 m/s2 的加速度运动。运动必须是充满动态的,但是同时又必须平滑、没有震动。Beckhoff 利用基于PC和EtherCAT带紧凑型伺服驱动技术的控制平台中完美解决了这个控制方案。

    

 

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C6525工业PC作为中央PC负责控制。通过TwinCAT ADS与GUI计算机通信。同时,PC为EtherCAT主站,并通过TwinCAT NC PTP集中控制 1216 根轴。通过TwinCAT凸轮表函数,主PC将位置 数据分配给六台从PC,每台从PC分配有192或208根轴,并参考主动轴确保所有轴的同步性。EtherCAT实时通信直达每一个轴。

 

GUI计算机用于可视化,用表格的形式以200ms的间隔显示每滴雨滴的位置数据,相当于每秒五幅图片,通过插补法去实现肉眼所看到的流畅感。这些计算都要在每台分配有本地轴的从 PC 上进行。

 

 

只有通过使用EtherCAT和TwinCA NC PTP才能实现像3D电影般的雨滴同步运动的艺术效果。主站保持所有轴相互同步;从 PC 每2ms计算一次轴的位置并通 EtherCAT 将轴的位置与伺服驱动器实时通信。

 

每根轴的运动精度在±1mm,运动路径总长7.6m。两滴“雨滴”间的最大偏差为0.25mm。每滴雨滴通过EtherCAT伺服电机端子模块EL7201和AM3121型伺服电机进行控制。

 

 

 

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