ProCon ——開啟基于 PC 控制系統的 2.0 時代

文:2021年第三期

從ProU團隊多年在基于PC控制系統的應用和開發經驗來看,如何提高基于PC的控制系統的穩定性,降低開發難度門檻,并支持不同類型工程師的編程習慣,是拓展基于PC的控制系統應用領域的關鍵一躍。

控制系統

從2015年開始,我們創新的將日系梯形圖和C語言帶入PC世界,解決了部分客戶的痛點。2019年初,我們將API運動函數接口開放給客戶,工程師可以在C#或C++程序中調用ProU提供的YKCAT運動控制函數,操作PC的以太網口實現 EtherCAT運動控制或winPLC上的脈沖接口實現脈沖控制。ProU團隊經過近2年的準備,將API函數調用開發方法提升為靈活、功能強大且免費的開發框架ProCon,打破C#、C++等高級語言開發環境、PLC開發環境以及實時系統的隔閡。我們的愿景是開啟基于PC控制系統的2.0時代。

在已經發布的ProCon S1中,我們帶來了幾個新特性:

控制系統

1. 我們將ProU平臺上經過大量項目驗證的控件庫經過改造之后引入ProCon框架,稱為YKCon控件庫。用戶可以通過Microsoft Visual Studio改造YKCon中的控件,重新導入ProCon框架,或者直接導入用戶自己的應用程序。如下圖中案例,在YKCon中的CAD控件,用戶可以導入或繪制運動軌跡并直接轉化為軸的運動數據。用戶通過開放的接口對控件進行改造,標準的CAD控件變成了適合點膠行業應用的行業控件:增加點膠相關的示教信息列表,路徑和金手指位置的顏色強化等。

控制系統

控制系統

自動點位、軸調試也是用戶反饋比較常用的YKCon控件:

控制系統

2. 通過拜訪大量的工程師和項目經理,大家更傾向使用梯形圖或ST開發設備的邏輯和運動控制功能,而對于機器個性化的示教和顯示界面,以及與上位系系的通訊功能,通過高級語言開發的各種控件則更加靈活和易于調試,然而傳統方式則需要在兩套系統的通訊上花費一定的開發和調試時間。現在,我們將ProU PLC引入ProCon框架,PLC中使用的“變量”列表可以導出為文件,用戶可以將此文件導入到Visual Studio中,并在程序中直接讀取或寫入。下圖右側為添加進來的變量程序,左側為程序中對變量進行的操作,用戶可以直接進行讀取和寫入:

控制系統

這樣,ProCon 中的PLC程序模塊和高級語言控件可以方便的建立快速、直接的數據鏈接。

3. 在ProU 軟PLC中,用戶的PLC以及C語言程序運行在實時系統中(RTOS)中,不僅是用戶程序,包括用戶程序中調用的EtherCAT協議棧,運動控制算法等等需要穩定運行、快速響應的功能模塊,都需要運行在實時系統 (RTOS)中以保證系統的穩定和性能。在ProCon框架中,我們引入了開放的實時環境,用戶可以直接使用高級語言開發用戶程序。不同于虛擬機技術(hypervisors)、Windows設備驅動程序或是單片機應用程序,實時系統是一個完整的操作系統,獨占Intel CPU運算核心,內存,I/O和中斷。實時系統完全獨立于Microsoft Windows,是響應重要任務最快和最安全的選擇。

如下圖所示:

控制系統

工程師在安裝實時系統開發套件后,可以在Microsoft Visual studio中直接開發運行在實時系統中的用戶程序(C 或C++)。

控制系統



在實時系統上運行用戶程序的最大價值是機器運行時間和穩定性的提高,以下是我們在一個點膠平臺上基于同樣的伺服系統,與原運動控制卡方案運行一段同樣軌跡的耗時對比:

控制系統

除了縮短系統的Cycle time以及提高系統的穩定性,基于實時系統的用戶程序可以實現傳統運動控制卡方案不容易

實現的功能,比如:

A. 轉盤或流水線設備中經常使用的傳感器到位信號,傳統方案的脈沖信號捕捉容易受到Windows執行周期抖動的影響。實時系統可以實現類似PLC才能實現的穩定的脈沖捕捉功能。

B. 機器視覺領域的用戶可以將自己的視覺算法在實時系統中重新編譯,通過調用ProCon的實時GigE協議,實現機器視覺功能與設備其他功能模塊(如運動控制)的高效、穩定的交互。

C. 運動控制領域的客戶可以將自己的機器人,跟隨算法運行在實時系統運行,通過調用ProCon中的N軸插補實現更穩定和精確的運動控制。

D. 用戶可以將網口、串口由實時系統管理,適用于要求高速及穩定通訊的應用場合。ProCon框架集成于ProU WinPLC控制器和PCIpro軟件解決方案中,并完全免費。我們致力于將PC based控制平臺的集成開發和執行效率提升到一個新的維度,未來將在ProCon S2中加入更多強悍的功能和開發方式。

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