正在工業機器人跟機床使用中，能夠波及正在特定空間內精準調和多個軸的挪動，以實現手頭的事情。機器人普通有6個軸，這些軸必需調和有序，若是有時候機器人沿軌道挪動，則會有7個軸。
正在CNC加工中，5軸調和很罕見，可是有些使用會用到多達12個軸，此中對象跟工件正在特定空間內絕對挪動。每一個軸皆包括一個伺服驅動器、一個機電，有時候，正在機電跟軸討論，或許末尾執行器之間會加裝一個變速箱。然后，體系經由過程工業以太網互聯，普通采取LINE型拓撲，詳細如圖1所示。機電控制器將所需的空間軌跡轉換為每一個伺服軸所需的單個地位基準，然后正在收集上輪回傳輸。
圖1.多軸機床的網絡拓撲布局。
節制周期
這些使用按界說的周期時間運轉，這個工夫普通即是，或許是底層伺服電機驅動器的基波節制/脈寬調制(PWM)開關周期的幾倍。正在圖2所示的這類情況中，端到端網絡傳輸耽誤是一個緊張參數。正在每一個周期內，機電控制器必需將新地位基準跟其他相關信息傳輸給圖1中的各個節點。然后，PWM周期內須要余留充足的工夫，以供每一個節點利用新地位基準跟任何新傳感器數據去更新伺服控制算法計較。然后，各個節點經由過程依賴于工業以太網和談的分布式時鐘機制，正在同一時間點將更新后的PWM矢量使用于伺服驅動器。依據詳細的節制架構，部門節制回路算法可以正在PLC中實現，若是正在收集上吸收到任何相關傳感器信息更新后，須要充足的工夫才氣實現。
圖2.PWM周期跟收集傳輸工夫。
數據傳輸耽誤
假定收集上獨一的流量是機床控制器跟伺服節點之間的周期性數據流，收集耽誤(TNW)由收集跳轉到最遠節點的次數、收集數據速度跟每一個節點蒙受的耽誤決意。正在利用機器人跟機床時，線路招致的旌旗燈號傳輸耽誤可以疏忽，那是因為線纜長度普通絕對較短。次要的耽誤為帶寬耽誤；行將數據傳輸到線路所需的工夫。關于最小的以太網幀，有關100Mbps跟1Gbps位速度的帶寬耽誤，請參考圖3。那便即是數據包尺寸/數據速度。關于多軸體系，從控制器到伺服器的典范數據有效載荷由各伺服器的4字節速率/地位基準更新跟1字節控制器更新構成，也就是說，6軸機器人的有效載荷為30個字節。當然，有些使用的更新中包括更多信息，而且/或有更多軸，正在這些環境下，數據包的尺寸要大于最小尺寸。
圖3.最小長度以太網幀的帶寬耽誤。
除帶寬耽誤中，其他耽誤元素是因為以太網幀經由過程每一個伺服網絡接口的PHY跟單端口開關發生的。這些耽誤如圖4跟圖5所示，此中顯現幀挪動的部門是穿過PHY進入MAC(1-2)，經由過程方針地點剖析時，只須要對幀的前導跟方針部門停止計時管控。門路2-3a默示對以后節點有效載荷數據的截取，門路2-3b則默示幀向方針節點前進的行程。圖4a只顯現傳輸給2-3a中的使用的有效載荷，圖4b則顯現被傳輸的幀的大部分；那評釋以太網和談之間能夠存在纖細的差別。門路3b-4默示幀出站傳輸，經由過程傳輸行列、經由過程PHY，然后返回線纜。圖中所示的線路終端節點中沒有存在這類門路。這里假定采取縱貫數據包交流，而不是存儲轉發，后者的延遲時間更長，由于全部幀皆要計入開關，然后再被轉發。
圖4.幀耽誤：(a)單端口形式幀耽誤跟(b)線路終端節點。
圖5按工夫線顯現幀的延時元素，此中描寫了幀穿過一個軸節點的悉數傳輸工夫。TBW默示帶寬耽誤，TL_1node默示幀經由過程單個節點的耽誤。除與位經由過程線路停止物理傳輸，和計入地點位用于實行方針地點剖析相關的耽誤中，PHY跟開關組件耽誤是其他會影響體系內的傳輸耽誤的因素。跟著線路上的位速度增長，節點數目增加，這些耽誤對全部端到端幀傳輸耽誤的影響會更年夜。
圖5.幀傳輸工夫線。
低耽誤解決方案
ADI推出了兩款新工業以太網PHY，公用于正在更普遍的環境溫度規模內，正在嚴苛的工業前提下靠得住運轉，具有精彩的功率跟耽誤規格。ADIN1300跟ADIN1200公用于辦理本文中提到的應戰，成為工業使用的幻想取舍。有了fido5000及時以太網、多和談嵌入式單端口開關后，ADI公司開辟出了合用于確定性工夫敏感型使用的解決方案。
表1列出了PHY跟開關招致的耽誤，條件是假定吸收緩沖器剖析是以方針地點為根底，且假定采取100Mbps收集。
表1.PHY跟開關耽誤
舉例來說，將這些耽誤計入多達7個軸的線路收集，并將總有效載荷計入終極節點，總傳輸耽誤釀成
此中58×80ns默示前導跟方針地點字節被讀取后，余下的58字節有效載荷。
這項計較假定收集中不其他流量，或許收集可能優先接見工夫敏感型流量。它正在某種程度上依附和談，依據詳細利用的工業以太網和談，計較得出的值會存在細小差別?；叵雸D2，將機械系統的周期時間降低至50μs至100μs時，將幀傳輸到最遠的節點能夠占用全部周期的遠50%，招致留給下一周期更新機電節制跟挪動控制算法計較的工夫削減。最大水平縮短那段傳輸工夫關于優化機能而言十分緊張，由于它容許實行更長、更龐大的節制計較。鑒于與線路數據相關的耽誤是流動的，且與位速度相關，利用低耽誤組件（例如ADIN1200PHY跟fido5000嵌入式開關）將是優化機能的要害，特別是正在節點數目增長，周期時間縮短時。轉而利用千兆以太網可以大幅降低帶寬耽誤形成的影響，可是會增長開關跟PHY組件招致的整體耽誤的比例。例如，采取千兆收集的12軸CNC機床的收集傳輸耽誤約為7.5μs。正在這類環境下，帶寬元素可以忽略不計，利用最小或最大以太網幀尺寸不會形成任何不同。收集耽誤大抵可以由PHY跟開關均分，跟著工業體系轉而采取千兆網速、節制周期時間縮短(WEtherCAT顯現的周期時間為12.5μs）、由于正在節制收集中增長以太網毗鄰的傳感器而招致節點數增長，和網絡拓撲不休趨于扁平，凸顯了最小化這些元素的耽誤的代價。
論斷
正在高性能多軸同步挪動使用中，節制時序要求十分精準，存在確定性跟工夫關鍵性，要求最大水平縮短端到端耽誤，正在節制周期時間縮短，控制算法的復雜性增長時特別如斯。低耽誤PHY跟嵌入式縱貫開關是優化這些體系的緊張組件。為辦理本文所述應戰，ADI推出了兩款新的穩重型工業以太網PHY，即ADIN1300(10Mb/100Mb/1Gb)跟ADIN1200(10Mb/100Mb)。
ADIN1200
IEC61000-4-5浪涌(±4kV)
IEC61000-4-4電快捷瞬變(EFT)(±4kV)
IEC61000-4-6傳導抗擾度(10V)
快遞分揀機器人應用前景EN55032電磁輻射騷擾
EN55032傳導發射
5mm×5mm、32引腳LFCSP
額外工作溫度規模：-40°C至+105°C跟?40°C至85°C
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MAC接口VDDIO電源電壓：3.3V/2.5V/1.8V
應用3.3VVDDIO實現單電源供電
集成電源監控跟POR
10BASE-Te/100BASE-TX兼容
MII、RMII跟RGMIIMAC接口
100BASE-TXRGMII耽誤發射：124ns，吸收250ns
100BASE-TXMII耽誤發射：52ns，吸收248ns
EMC測試尺度
利用多電平引腳綁定的非托管設置
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數據包肇端檢測撐持IEEE1588工夫戳
增強型鏈路檢測
可設置LED
晶振/時鐘輸入：25MHz
25MHz/125MHz同步時鐘輸出
小型封裝跟寬溫度規模
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