Zusammenfassung: Bewegungssteuerung findet breite Anwendung in der industriellen Fertigung. Mit der kontinuierlichen Entwicklung der chinesischen Fertigungsindustrie steigen die Anforderungen an die Bewegungssteuerung stetig, insbesondere der Bedarf an Netzwerksteuerung. Dieser Beitrag stellt einen neuen Ansatz für eingebettete, offene Netzwerk-Bewegungssteuerungen vor, der sich von traditionellen chinesischen Bewegungssteuerungsmodellen abhebt und bereits erfolgreich in einem automatisierten Lager eingesetzt wurde. 1 Einleitung: In der industriellen Automatisierung bearbeiten viele Produktionsanlagen Werkstücke mithilfe bestimmter Bewegungsmuster. Aufgrund der zunehmenden Vernetzung und Digitalisierung von Fertigungssystemen genügen traditionelle, unabhängige Bearbeitungsmodi nicht mehr den Anforderungen der vernetzten Fertigung. Daher ist die Forschung im Bereich der Netzwerk-Bewegungssteuerung eine wichtige Aufgabe für die Realisierung der Vernetzung von Produktionssystemen. Um die Netzwerk-Bewegungssteuerung von Bewegungssystemen zu realisieren, ist eine Netzwerkkommunikation zwischen dem Bewegungssystem und den Fernsteuergeräten erforderlich. Die meisten traditionellen Bewegungssteuerungssysteme basieren auf PC-basierter Bewegungssteuerung. Die Kommunikation mit Fernsteuergeräten ist relativ einfach; serielle oder Ethernet-Kommunikation kann zur Systemintegration genutzt werden. Diese Netzwerkintegrationsmethode, die einen PC als Brücke nutzt, weist jedoch zahlreiche Nachteile auf, wie z. B. erhöhte Systemkosten, hohe Wartungskosten und geringere Zuverlässigkeit. Daher ist ein intelligenter Netzwerk-Bewegungscontroller mit Netzwerkkommunikationsfunktionen die beste Wahl für die Netzwerkintegration von Bewegungssystemen. 2. Design des Netzwerk-Bewegungscontrollers: Der Netzwerk-Bewegungscontroller ist modular aufgebaut und besteht im Wesentlichen aus einem Netzwerkkommunikationsmodul, einem Bewegungssteuerungsmodul und einem intelligenten Verarbeitungsmodul. Abbildung 1 zeigt das Strukturdiagramm des Netzwerk-Bewegungscontrollers. Abbildung 2 zeigt das Blockdiagramm der Netzwerkkommunikationskarte. In dieser Arbeit wird das PROFIBUS-DP-Kommunikationsprotokoll für das Design des PROFIBUS-DP-Kommunikationsmoduls verwendet. Die Kommunikationskarte und die Googol-Bewegungssteuerungskarte werden organisch kombiniert, um einen offenen Netzwerk-Bewegungscontroller auf Basis der Feldbus-PROFIBUS-DP-Kommunikation zu realisieren. Abbildung 1 zeigt ein Schaltbild des Netzwerk-Bewegungscontrollers. Das Kommunikationsmodul des Netzwerk-Bewegungscontrollers ist in eine Master- und eine Slave-Karte unterteilt. Der Kommunikationsprotokollchip der Master-Karte ist der Siemens ASPC2-Protokollchip, der der Slave-Karte der SPC3-Chip. Die einschlägige Literatur beschreibt die Entwicklung von PROFIBUS-DP-Kommunikationsnetzwerkknoten. Um die Zuverlässigkeit und Echtzeitfähigkeit der Datenübertragung zu gewährleisten, wird neben dem externen RAM des Prozessors eine Dual-Port-RAM-Schaltung verwendet. Die physikalische Busübertragung erfolgt über eine RS485-Schnittstelle, und eine optoisolierte Schaltung sorgt für zuverlässige Datenübertragung. Das Blockdiagramm der PROFIBUS-Kommunikationskarte ist in Abbildung 2 dargestellt. Als Kommunikationsprozessor dient der 16-Bit-Mikrocontroller AM188. Flash-Speicher und RAM dienen als Programm- bzw. Datenspeicher des AM188, und die Chipauswahllogik wird von einem GAL-Chip gesteuert. Die technischen Parameter des Netzwerkkommunikationsmoduls sind in Tabelle 1 aufgeführt. Das Bewegungssteuerungsmodul des Netzwerk-Bewegungscontrollers verwendet einen Googol-Universal-Bewegungscontroller mit Hochgeschwindigkeits-DSP- und FPGA-Technologie. Dadurch werden hohe Geschwindigkeit und Präzision bei der Bewegungssteuerung erreicht. Dieser Bewegungscontroller steuert vier Motorachsen gleichzeitig und ermöglicht so die punktgenaue und kontinuierliche Bahnsteuerung. Er verfügt über PC104- und ISA-Busschnittstellen zur Computersteuerung. Netzwerkkommunikationsmodul und Bewegungssteuerungsmodul sind über ein PC104-Industriesteuermodul integriert und bilden so einen intelligenten Netzwerk-Bewegungscontroller mit Netzwerkkommunikationsfunktionen. Abbildung 3 zeigt ein Foto des Netzwerk-Bewegungscontrollers. Dieser realisiert verschiedene Bewegungssteuerungsfunktionen wie Bewegungsplanung, Mehrachsenverkettung und Logiksteuerung mithilfe eines Hochgeschwindigkeits-Digitalprozessors und eines eingebetteten Betriebssystems. Im Betrieb kommuniziert der Bewegungscontroller über die Netzwerkschnittstelle mit anderen Geräten und dem Host-Computer. Konfiguration, Funktionseinstellungen und Fernüberwachung erfolgen über das Netzwerk. Der Controller zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: (1) Er verwendet das international standardisierte Hochgeschwindigkeits-Netzwerkprotokoll als Informationsschnittstelle zwischen den Systemmodulen und kommuniziert mit dem Host-Computer zur Steuerung von Controller, Antriebstechnik und Ein-/Ausgabegeräten. Dies führt zu einer offeneren und standardisierten Hardwarestruktur. (2) Durch die Einführung der Netzwerkschnittstelle wird die Anzahl der Signalleitungen zwischen den verschiedenen Modulen des Bewegungssteuerungssystems minimiert. Die Rekonfiguration der Systemfunktionen ist einfach und komfortabel, Produktion und Installation werden vereinfacht und die Produktionskosten deutlich gesenkt. (3) Die Systemzuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit werden durch den Einsatz eines Feldbusnetzwerks und differenzieller oder Glasfaserkommunikation erheblich verbessert. (4) Der Hochgeschwindigkeits-DSP dient als zentrale Verarbeitungseinheit des Bewegungscontrollers und ermöglicht eine hohe Geschwindigkeit und Präzision der Bewegungssteuerung. (5) Durch die Kombination von Echtzeit-Feldsteuerung, Netzwerksystem und Fernüberwachung lässt sich ein verteiltes, automatisiertes intelligentes Steuerungssystem realisieren. 3 Anwendungsfälle von Netzwerk-Bewegungscontrollern Tabelle 1 Technische Parameter des Netzwerkkommunikationsmoduls Abbildung 3 Physikalisches Diagramm des Netzwerk-Bewegungscontrollers Abbildung 4 Netzwerkstrukturdiagramm eines automatisierten Lagers Automatisierte Lager sind ein wichtiger Bestandteil moderner Logistiksysteme. Traditionelle automatisierte Lager- und Kommissioniersysteme (AS/RS) verwenden typischerweise einen servogesteuerten automatisierten Regalbediengerätkran, um Waren an festgelegten Orten einzulagern und zu entnehmen. Dieser Artikel schlägt den Einsatz eines Netzwerk-Bewegungscontrollers (NPC) zur Steuerung des automatisierten Regalbediengeräts vor. Dies ermöglicht die Fernsteuerung des automatisierten Lager- und Kommissioniersystems (AS/RS) und verbessert die Reaktionsgeschwindigkeit des gesamten Logistiksystems. Das AS/RS wird über PROFIBUS-DP von einem entfernten Industrie-Steuerrechner gesteuert, der wiederum den NPC des Regalbediengeräts ansteuert. Dadurch sind die Fernsteuerung der Wareneinlagerung und -entnahme sowie die Erfassung von Lagerbestandsinformationen möglich. Das Systemsteuerungsdiagramm ist in Abbildung 4 dargestellt. Die Benutzeroberfläche des Fernsteuerungsprogramms für das AS/RS ist in Abbildung 5 zu sehen. Die obere Hälfte der Oberfläche zeigt die Lagerstandortinformationen an, während die untere Hälfte die Aufgabenbearbeitungsleiste darstellt. Die Funktionsschaltflächen in der Mitte dienen der Initialisierung des Lagers. Nach dem Start der Aufgabe überträgt das System automatisch eine Reihe bearbeiteter Steuerbefehle und Parameter über PROFIBUS-DP an den NPC. Der NPC empfängt die Steuerbefehle und Parameter vom Host-Rechner in Echtzeit und steuert das Regalbediengerät entsprechend den Vorgaben des Host-Rechners. Anschließend werden die Statusinformationen des automatisierten Lager- und Regalsystems (z. B. die X- und Y-Positionen an der Schnittstelle) über Netzwerkkommunikation an den Host-Computer zurückgemeldet. Das Steuerungsprogramm für den automatisierten Regalbediengerät im Lager läuft auf dem industriellen Steuerungsmodul des Netzwerk-Bewegungscontrollers. Nach dem Einschalten des automatisierten Lagers führt der Netzwerk-Bewegungscontroller automatisch das entwickelte Steuerungsprogramm für das Regalbediengerät aus und wartet auf Steuerbefehle und Parameter vom Fernsteuergerät. Der Programmablauf ist in Abbildung 6 dargestellt . 4. Fazit Die heutige Gesellschaft entwickelt sich unter dem Einfluss der Marktwirtschaft rasant, und Marktveränderungen treten immer häufiger auf, was höhere Anforderungen an die gesellschaftliche Produktion stellt. Computernetzwerk-Informationstechnologie hat als leistungsstarkes Mittel für Produktionsdienstleistungen Einzug in alle Bereiche der gesellschaftlichen Produktion gehalten. Auch die Bewegungssteuerung, als wichtiges Glied in der industriellen Produktion, ist vernetzt. Um den Marktanforderungen gerecht zu werden und Bewegungscontrollern offene Steuerungsstrukturen, Netzwerkkommunikationsfähigkeiten und Systemrekonfigurationsmöglichkeiten zu verleihen, sind offene intelligente Netzwerk-Bewegungscontroller auf Basis von Netzwerkkommunikation zur Hauptrichtung für die zukünftige Entwicklung von Bewegungscontrollern geworden. Abbildung 5: Schnittstelle für den automatisierten Lagerbetrieb Abbildung 6: Programmablauf des automatisierten Lagers