市場(chǎng)應(yīng)用背景

隨著精益柔性生產(chǎn)對(duì)速度與穩(wěn)定性要求的不斷提升，市場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與穩(wěn)定性也提出了更高標(biāo)準(zhǔn)。 作為現(xiàn)代先進(jìn)裝備的核心大腦，高性能運(yùn)動(dòng)控制以其高精度、高速度、實(shí)時(shí)響應(yīng)和高靈活性的精細(xì)化特性，驅(qū)動(dòng)高端智能裝備，實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)與柔性制造。

常見傳統(tǒng)方案

傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制方案主要有兩種：PC+運(yùn)動(dòng)控制卡方案和PLC方案。

方案一：PC+運(yùn)動(dòng)控制卡方案

該方案需要軟件工程師開發(fā)視覺部分工藝并且需要對(duì)接到MES等平臺(tái)；電氣工程師做PLC非標(biāo)控制開發(fā)后再進(jìn)行軟件和控制系統(tǒng)的通訊對(duì)接。企業(yè)用人成本高，企業(yè)人員跨專業(yè)協(xié)作存在壁壘問題。

架構(gòu)：由PC負(fù)責(zé)視覺處理、數(shù)據(jù)運(yùn)算和人機(jī)界面等上層任務(wù)，運(yùn)動(dòng)控制卡專司實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制。PC與運(yùn)動(dòng)控制卡之間通常通過PCIe或PCI通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

痛點(diǎn)：

● 通訊延遲：PCIe/PCI通訊存在較大的通訊交互延遲。

● 實(shí)時(shí)性不足：運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用程序運(yùn)行在Windows上，易受系統(tǒng)調(diào)度抖動(dòng)影響，導(dǎo)致控制穩(wěn)定性與實(shí)時(shí)性降低。

方案二：PLC方案

痛點(diǎn)：

● 軌跡控制能力弱：在復(fù)雜軌跡（如多軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)）控制方面表現(xiàn)不足。

● 精度受限：難以滿足高精度加工場(chǎng)景的需求。

● 通訊瓶頸：與PC等上位系統(tǒng)進(jìn)行高效、大容量數(shù)據(jù)通訊存在困難。

正運(yùn)動(dòng)全自主實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT750方案

實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT750應(yīng)運(yùn)而生。它深度融合了PC的強(qiáng)大信息處理能力與運(yùn)動(dòng)控制卡的高性能軌跡控制及硬實(shí)時(shí)特性，充分發(fā)揮CPU的強(qiáng)勁算力優(yōu)勢(shì)。該內(nèi)核專為滿足高速高精加工與復(fù)雜軌跡控制等嚴(yán)苛場(chǎng)景而設(shè)計(jì)，為現(xiàn)代制造提供更可靠、更精細(xì)的運(yùn)動(dòng)控制能力。 MotionRT750基于x86 CPU架構(gòu)。在Windows/Linux操作系統(tǒng)下能實(shí)現(xiàn)裸機(jī)運(yùn)行或強(qiáng)實(shí)時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行。通過Local高速接口與EtherCAT冗余總線技術(shù)，可支持多達(dá)254軸的高精度運(yùn)動(dòng)控制，控制周期可低至125μs，顯著提升設(shè)備性能，助力產(chǎn)能提升至少20%。

01全自主實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制內(nèi)核MotionRT750

運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750的實(shí)現(xiàn)機(jī)制

MotionRT750運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核采用高效的多核CPU任務(wù)分配策略：它將核心的運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)器人算法、數(shù)控（CNC）及機(jī)器視覺等實(shí)時(shí)任務(wù)，集中運(yùn)行在1-2個(gè)專用CPU核上。與此同時(shí)，其余CPU核則專注于處理Windows/Linux相關(guān)的非實(shí)時(shí)任務(wù)。 通過集成MotionRT750 Runtime實(shí)時(shí)層與操作系統(tǒng)非實(shí)時(shí)層，并利用高速共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，顯著提升了運(yùn)動(dòng)控制與上層應(yīng)用間的通信效率及函數(shù)執(zhí)行速度，最終實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定、更高效的智能裝備控制，確保了運(yùn)動(dòng)控制任務(wù)的絕對(duì)實(shí)時(shí)性與系統(tǒng)穩(wěn)定性。

例如：在一個(gè)配備6核處理器（如Intel Core i5-8500）的系統(tǒng)上，MotionRT750會(huì)獨(dú)占1個(gè)物理核心運(yùn)行實(shí)時(shí)控制任務(wù)。其余5個(gè)核心則完全用于處理Windows/Linux操作系統(tǒng)及上層應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)分配。

運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750的性能優(yōu)勢(shì)

| 運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750與傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制卡/PLC的交互速率對(duì)比

共享內(nèi)存的核間交互方式大幅度提升了交互效率，單條指令的交互時(shí)間也快至us級(jí)。相較于傳統(tǒng)的PCI/PCIe、網(wǎng)口等通訊方式，速度提升了10-100倍以上。 通訊速度對(duì)比如下：

MotionRT750內(nèi)存接口交互傳統(tǒng)的PCI/PCIe接口交互PLC網(wǎng)口交互C++C#1W次單條讀取交互周期2.7us2.8us50-80us500us-10ms10W次單條讀取交互周期2.8us2.9us

| MotionRT750超高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡與傳統(tǒng)PCI卡的場(chǎng)景測(cè)試對(duì)比

同一套測(cè)試環(huán)境下，通過50次直線電機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和10000次的IO循環(huán)翻轉(zhuǎn)，測(cè)試數(shù)據(jù)如下。

MotionRT750（共享內(nèi)存交互）：

1.平均單次讀寫延遲：≈ 2.8μs

2.延遲穩(wěn)定性：極高（波動(dòng)極小）

傳統(tǒng)方案（PCI通信）：

1.平均單次讀寫延遲：≈ 51μs

2.延遲穩(wěn)定性：較差（波動(dòng)顯著）

統(tǒng)計(jì)整個(gè)控制周期的執(zhí)行時(shí)間，采用MotionRT750實(shí)時(shí)內(nèi)核的方案比傳統(tǒng)PCI通信方案縮短了約2500ms，整體控制效率提升超過17.1%。從實(shí)時(shí)性和效率性考慮，運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750更適合高速高精的場(chǎng)合。

EtherCAT總線冗余，支持32軸同步控制與125us硬實(shí)時(shí)周期

· 環(huán)形冗余架構(gòu)實(shí)現(xiàn)原理 ·

通過將末端從站的EtherCAT OUT端口回連至主站，構(gòu)建物理環(huán)形通訊鏈路。當(dāng)線性鏈路中任意從站發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)將快速自動(dòng)切換至另一路徑，確保非故障從站持續(xù)保持正常EtherCAT通信，可顯著提升系統(tǒng)可靠性與運(yùn)行穩(wěn)定性。

針對(duì)連續(xù)生產(chǎn)場(chǎng)景對(duì)設(shè)備24/7不間斷運(yùn)行的要求，MotionRT750的冗余機(jī)制實(shí)現(xiàn)EtherCAT通訊的更可靠和更穩(wěn)定，可有效杜絕非計(jì)劃停產(chǎn)導(dǎo)致的產(chǎn)能損失。

多通道EtherCAT架構(gòu)實(shí)現(xiàn)254軸同步控制

運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750可以實(shí)現(xiàn)多卡多通道EtherCAT總線，軸數(shù)控制可達(dá)254軸，總線周期500us，自由靈活搭配從站資源，具備低延遲、高帶寬和精確同步的特點(diǎn)，適合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和多工位協(xié)同的應(yīng)用場(chǎng)景。

PC藍(lán)屏/宕機(jī)/崩潰也能正常運(yùn)行的實(shí)時(shí)內(nèi)核

當(dāng)Windows因病毒入侵、硬件異常插拔或驅(qū)動(dòng)沖突導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750仍可持續(xù)運(yùn)行,且急停功能仍然保持有效，提供充分響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行事故處置，顯著提升工業(yè)控制安全性與可靠性。

應(yīng)用優(yōu)勢(shì)總結(jié)

跨平臺(tái)兼容性：支持Windows/Linux系統(tǒng)，適配不同等級(jí)CPU。

開發(fā)靈活性：提供多語言編程接口，便于二次開發(fā)與功能定制。

實(shí)時(shí)性提升：通過CPU內(nèi)核獨(dú)占機(jī)制與高效LOCAL接口，實(shí)現(xiàn)2-3μs指令交互周期，較傳統(tǒng)PCI/PCIe方案提速近20倍。

擴(kuò)展能力強(qiáng)化：多卡多EtherCAT通道架構(gòu)支持254軸運(yùn)動(dòng)控制及500μsEtherCAT周期。

系統(tǒng)穩(wěn)定性：32軸125μsEtherCAT冗余架構(gòu)消除單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn)，保障連續(xù)生產(chǎn)。

安全可靠性：不懼Windows系統(tǒng)崩潰影響，藍(lán)屏?xí)r仍可維持急停與安全停機(jī)功能有效，確保產(chǎn)線安全運(yùn)行。

功能擴(kuò)展性：實(shí)時(shí)內(nèi)核支持C語言程序開發(fā)，方便功能拓展與實(shí)時(shí)代碼提升效率。

02 運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750應(yīng)用場(chǎng)景

高速轉(zhuǎn)塔測(cè)試分選設(shè)備上的應(yīng)用

01主要組成：EtherCAT超高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1032H+運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750

02方案介紹： 實(shí)現(xiàn)多軸同步控制和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，可確保多個(gè)工序在旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)依次對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試、分選、收料、編帶等，使整個(gè)測(cè)試分選過程高效穩(wěn)定地運(yùn)行。單位時(shí)間產(chǎn)量達(dá)到55K+，相比傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制卡方案，效率提升10%以上。

高速插件機(jī)的應(yīng)用

01主要組成：EtherCAT超高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1032H+運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750

02方案介紹： 插件頭拾取元件后，XY直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)到檢測(cè)相機(jī)上方進(jìn)行飛拍，對(duì)元件引腳進(jìn)行檢測(cè)和定位，從而保證插件更加精準(zhǔn)，優(yōu)化路徑、保證XY平臺(tái)運(yùn)行路徑最短，可實(shí)現(xiàn)0.6s/pcs的節(jié)拍，重復(fù)定位精度可達(dá)±0.01mm。相較于傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制方案，節(jié)拍更快，精度更高，穩(wěn)定性更好。

六面外觀檢測(cè)高速視覺篩選機(jī)的應(yīng)用

01主要組成：EtherCAT超高速實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制卡XPCIE1028+運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750

02方案介紹： 具備多核并行運(yùn)算能力，可解決傳統(tǒng)方案中視覺與運(yùn)動(dòng)控制的數(shù)據(jù)交互速度慢等問題，顯著提升六面外觀檢測(cè)設(shè)備的效率和精度，可實(shí)現(xiàn)15000+pcs/分鐘的IO觸發(fā)檢測(cè)速度。 適用于攝像頭零部件、鋰電池零部件、磁性材料、電子原件、塑料橡膠制品、螺絲螺母、電子元器件、精密五金件等領(lǐng)域。

DELTA視覺柔振上下料解決方案

01主要組成：高集成機(jī)器視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)VPLC712+運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750

02方案介紹： DELTA柔振上下料專用方案實(shí)現(xiàn)即插即用一站式解決方案，VPLC系列視覺運(yùn)動(dòng)控制一體機(jī)結(jié)合柔性振動(dòng)盤和輕量化結(jié)構(gòu)的DELTA機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)高精度物料識(shí)別與高速上下料，適應(yīng)多品類小批量生產(chǎn)。滿足市場(chǎng)對(duì)靈活供料的需求，可克服傳統(tǒng)供料方式的局限，實(shí)現(xiàn)了快速物料切換和配置工藝，提升兼容性。

為了幫助您更好地、更快速的開發(fā)和應(yīng)用全自主運(yùn)動(dòng)控制實(shí)時(shí)內(nèi)核MotionRT750，我們準(zhǔn)備了詳細(xì)的說明文檔。進(jìn)一步了解其使用方法、參數(shù)配置及實(shí)際應(yīng)用案例。

審核編輯 黃宇