倍福 CX5130 嵌入式控制器、CP6907 控制面板及 TwinCAT 3 自動化軟件助力蘇州羅伯特木牛流馬物流技術(shù)有限公司（以下簡稱木牛流馬）提升產(chǎn)品性能，進一步滿足工業(yè) 4.0 的要求。

蘇州木牛流馬是一家以工業(yè)車輛激光導航控制及算法為核心技術(shù)，開展全系列工業(yè)車輛無人駕駛設計解決方案及物料搬運移動機器人系列產(chǎn)品研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的科技型企業(yè)。

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的迅速發(fā)展，對物流系統(tǒng)的柔性化和智能化要求也越來越高。無人駕駛運輸系統(tǒng)在這一領域發(fā)揮著極其重要的作用，木牛流馬針對這種需求，進行了大量的研發(fā)工作，推出了多款激光導航叉車式 AGV，以滿足食品飲料、汽車制造和電子制造等行業(yè)對自動化倉儲物流搬運的需求。公司還通過其擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進技術(shù)及硬件設備為 AGV 廠商或集成商提供核心技術(shù)解決方案。

激光導航 AGV：靈活、經(jīng)濟的物流搬運工具

先進的 AGV 系統(tǒng)在倉儲物流應用中遇到的核心挑戰(zhàn)是需要穿過各個貨架，靈活高效地進行導航。解決方案是使用基于激光技術(shù)的計算機輔助車輛控制，因為它不依賴于嵌入在地板上的固定裝置，它不僅允許車輛在倉儲空間內(nèi)自由導航，而且還具有成本優(yōu)勢。木流牛馬的激光導航 AGV 可以實現(xiàn)在貨架上自動取放貨物。激光導航系統(tǒng)既可以單車獨立工作，也可以在多車交通管理系統(tǒng)的調(diào)度下實現(xiàn)多車協(xié)同工作。為了應對這類導航所面臨的嚴峻技術(shù)挑戰(zhàn)，木牛流馬的系統(tǒng)全面采用了倍福的控制組件。激光導航 AGV 中使用的是一臺搭載 Intel Atom® 雙核處理器且安裝了 TwinCAT 3 軟件的 CX5130嵌入式控制器，和用于實現(xiàn)可視化和人機交互的 CP6907 控制面板（帶 5.7 英寸觸摸屏）。控制面板使用的是 TwinCAT 3 PLC HMI 界面，可以非常方便的進行 AGV 小車參數(shù)配置和站點定位調(diào)試。為了達到激光導航所需的速度和精度，系統(tǒng)還使用了 XFC 超采樣端子模塊。倍福還提供了一個 TwinSAFE 解決方案，將安全功能無縫集成到整個系統(tǒng)中。

強大的控制平臺：嵌入式控制器

結(jié)構(gòu)緊湊的 CX5130 嵌入式控制器用于實現(xiàn)激光導航 AGV 所需的所有控制功能，省掉了客戶之前用的導航控制器和通信模塊，節(jié)省了空間和成本。CX5130 嵌入式控制器中實現(xiàn)的軟件功能包括：用 C++ 編寫的 AGV 小車行走和轉(zhuǎn)向軸的激光導航算法和閉環(huán)控制，AGV 單車控制邏輯程序，TwinCAT3 PLC HMI 可視化界面和調(diào)度軟件，以及用于自動充電站點的 TCP/IP 通信程序。

“之所以選擇 CX5130 嵌入式控制器，主要是因為它功能強大、接口豐富、結(jié)構(gòu)緊湊。它是一款適合安裝在 DIN 導軌上的嵌入式控制器，跟我們之前使用的控制系統(tǒng)相比，它可為我們節(jié)省大量的空間。另一個優(yōu)點是，倍福的總線端子模塊系統(tǒng)支持各種現(xiàn)場總線，例如 CANopen 和 PROFIBUS，因此能夠確保它與不同外圍設備之間有良好的兼容性。另外，嵌入式控制器具有以太網(wǎng)端口，支持多種協(xié)議，更加便于實現(xiàn)無線通信。”木牛流馬研發(fā)總監(jiān)潘永平說道。

采用 XFC 實現(xiàn)高速、高精度的激光導航

當 AGV 小車通過激光進行導航時，其內(nèi)置的激光掃描儀會一直快速旋轉(zhuǎn)，以掃描分布在工作區(qū)域的反射標記。只有掃描到數(shù)量足夠多的反射標記條，才能計算出精確的 AGV 小車位置。高速高精度的掃描在這里至關(guān)重要。為了實現(xiàn)這一點，木牛流馬選用了倍福的 XFC EtherCAT 超采樣模塊 EL1262。它能夠在 1 ms 時間內(nèi)執(zhí)行 1000 次采樣操作（相當于 1 μs 的采樣周期），支持超高分辨率的目標值和實際值采集，滿足激光導航的高速要求。

通用軟件平臺助力實現(xiàn)更高的性能

TwinCAT 3 控制軟件是高性能硬件設備的完美補充。功能強大的 TwinCAT 3 支持 C++ 編程和模塊調(diào)用，這對于木流牛馬來說是一項非常重要的優(yōu)勢，它還縮短了導航控制算法平臺遷移的開發(fā)周期。TwinCAT 3 采用模塊化結(jié)構(gòu)，具有很高的靈活性，為木牛流馬的工程師創(chuàng)建軟件提供了一個高效的開發(fā)環(huán)境，便于工程師協(xié)同工作，提高程序開發(fā)效率。“對我們來說，能夠使用 C/C++ 作為編程語言是很重要的，因為我們對于這一編程語言擁有多年的專業(yè)經(jīng)驗，能夠?qū)嵤碗s的功能塊。如果允許我們用 C++ 編程工藝，我們就能夠快速、輕松地將這些功能塊嵌入到 TwinCAT 3 中，就像用 C++ 編寫的激光導航算法一樣。另外，TwinCAT 3 還可以方便地將程序任務指定到某個 CPU 內(nèi)核上運行。這樣可以利用多核 CPU（如 CX5130）的處理能力，提高程序運行效率。”木牛流馬工程部總監(jiān)余志飛解釋道。

集成式安全解決方案節(jié)省時間和成本

由于激光導航 AGV 小車的工作區(qū)域大都是在有貨架的倉庫中，不可避免地會有工作人員出入。因此 AGV 小車的安全防撞功能至關(guān)重要。為了達到相應的安全防護等級，木牛流馬采用了全面的 TwinSAFE 安全解決方案。該解決方案由 EL6900 TwinSAFE PLC、一個 EL1904 TwinSAFE 數(shù)字量輸入端子模塊和一個 EL2904 TwinSAFE 數(shù)字量輸出端子模塊組成。AGV 車身四周都裝有安全傳感器，通過 EL1904 輸入端子模塊進行掃描。當 AGV 小車在安全區(qū)域移動時傳感器檢測到有障礙物，TwinSAFE 系統(tǒng)會立即作出響應，觸發(fā) AGV 小車行走軸的緊急剎車制動，然后在經(jīng)過設置的延遲時間之后切斷驅(qū)動器的供電。“使用 TwinSAFE 將安全解決方案完全集成到控制系統(tǒng)中，不需要獨立的安全系統(tǒng)和相關(guān)的布線工作，減少了接線成本，節(jié)省了項目開發(fā)時間。”木牛流馬安質(zhì)量安全監(jiān)督員王海霞說道。

共同打造經(jīng)得起未來考驗的解決方案

自從 2016 年初木牛流馬公司在第一臺激光導航叉車式 AGV 上使用倍福的產(chǎn)品開始，雙方的合作越來越深入和廣泛，目前在開發(fā)的磁導式和智能貨架穿梭車等都采用了倍福的自動化解決方案。“倍福基于 PC 的自動化平臺所具備的開放性和靈活性為木牛流馬在未來拓展應用范圍方面提供了廣闊的空間。”木牛流馬總經(jīng)理王平感嘆道。他對未來有非常樂觀的展望：“基于 PC 的控制技術(shù)所具備的超強的處理能力也能夠滿足未來越來越高的控制系統(tǒng)要求。”

關(guān)于德國倍福

倍福（Beckhoff）公司總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術(shù)的驅(qū)動者，倍福定義了自動化領域的許多國際標準。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場總線模塊、驅(qū)動產(chǎn)品和TwinCAT自動化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個工控領域提供開放式自動化系統(tǒng)和完整的解決方案。倍福于1997年進入中國市場，致力于幫助制造企業(yè)提升競爭優(yōu)勢，加速轉(zhuǎn)型升級。倍福在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽，公司所倡導的PC控制技術(shù)具有良好的開放性，將IT技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動化技術(shù)完美融合，助力實現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造。憑借領先的技術(shù)優(yōu)勢和豐富的行業(yè)知識，倍福的創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應用于風力發(fā)電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、物流輸送以及樓宇自控等眾多領域。

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