工业机器人基础知识

2.1.2 现场总线
现场总线（Field bus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它 主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间 的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问 题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受 到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。 它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。 简单说，现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开 关量信号的传输，是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、 多站的通信系统。
数字信号与模拟信号的相互转换原理
1. 数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的系统，一般用低通滤波即可以实现。数 字信号先进行解码，即把数字码转换成与之对号与系统的理论，数字阶梯状信号可以看作理想冲激采样信号和矩形脉冲信号 的卷积，那么由卷积定理，数字信号的频谱就是冲激采样信号的频谱与矩形脉冲频谱 （即Sa函数）的乘积。这样，用Sa函数的倒数作为频谱特性补偿，由数字信号便可 恢复为采样信号。由采样定理，采样信号的频谱经理想低通滤波便得到原来模拟信号 的频谱。
10、EtherCAT
EtherCAT（以太网控制自动化技术）是一个以以太网为基础的开放架构 的现场总线系统，EtherCAT名称中的CAT为Control Automation Technology（控制自动化技术）首字母的缩写。最初由德国倍福自动化 有限公司(Beckhoff Automation GmbH) 研发。EtherCAT为系统的实时性 能和拓扑的灵活性树立了新的标准，同时，它还符合甚至降低了现场总 线的使用成本。EtherCAT的特点还包括高精度设备同步，可选线缆冗 余，和功能性安全协议(SIL3)。
3、DeviceNet
DeviceNet是一种低成本的通信连接也是一种简单的网络解决方案，有着 开放的网络标准。DeviceNet具有的直接互联性不仅改善了设备间的通信 而且提供了相当重要的设备级阵地功能。DeviceNet基于CAN技术，传 输率为125Kbit/s至500Kbit/s,每个网络的最大节点为64个，其通信模式 为：生产者/客户（Producer/Consumer），采用多信道广播信息发送方 式。位于DeviceNet网络上的设备可以自由连接或断开，不影响网上的其 他设备，而且其设备的安装布线成本也较低。DeviceNet总线的组织结构 是Open DeviceNet Vendor Association（开放式设备网络供应商协会， 简称“ODVA”）。
可以用确定时间函数表示的信号，称为确定 信号或规则信号。如正弦信号。
1.2、信号的分类 classification of signal
信号的分类方法很多，可以从不同的f角(n度) 对信号进行分类。
1、按信号的时间特性分类
f (t) 信号
连续时间信号（时间f (变n)量t连续或称n模拟信号）
确定性信号
一般实现时，不是直接依据这些原理，因为尖锐的采样信号很难获得，因此，这两次 滤波（Sa函数和理想低通）可以合并（级联），并且由于这各系统的滤波特性是物理 不可实现的，所以在真实的系统中只能近似完成。
2. 模数转换器是将模拟信号转换成数字信号的系统，是一个滤波、采样保持和编码的 过程。
模拟信号经带限滤波，采样保持电路，变为阶梯形状信号，然后通过编码器，
9、Profinet
PROFINET由PROFIBUS国际组织（PROFIBUS International，PI）推出， 是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。 作为一项战略性的技术创新，PROFINET为自动化通信领域提供了一个完 整的网络解决方案，囊括了诸如实时以太网、运动控制、分布式自动 化、故障安全以及网络安全等当前自动化领域的热点话题，并且，作为 跨供应商的技术，可以完全兼容工业以太网和现有的现场总线（如 PROFIBUS）技术，保护现有投资。
2、CAN（ControllerAreaNetwork控制器局域网）
最早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已 被ISO国际标准组织制定为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公 司的支持。CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。CAN的信号传输 采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能 力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设 置优先级来避免冲突，通讯距离最远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率最高 可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。
5、HART
HART是Highway Addressable Remote Transducer的缩写，最早由 Rosemount公司开发。其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号 通信，属于模拟系统向数字系统转变的过渡产品。其通信模型采用物理 层、数据链路层和应用层三层，支持点对点主从应答方式和多点广播方 式。由于它采用模拟数字信号混和，难以开发通用的通信接口芯片。 HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆的要求，并可用于由手持 编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。
使得阶梯状信号中的各个电平变为二进制码。
二. 工业现场总线二
2.1 工业总线
工业总线就是在模块之间或者设备之间传送信息、相互通信的一组公用 信号线的集合，是系统在主控设备的控制下，将发送设备发送的信息准 确地传送给某个接收设备的信号载体或公共通路。
2.1.1 工业总线的特点：
工业总线的特点在于其公用性．即它可以同时挂接多个模块改设备。 由于总线公用性的特点，必须解决物理连接技术和信号连接技术。 物理连接包括电线的选择与连接、用于缓冲的驱动器、接收器的选择与 连接．还包括传馈线的屏蔽、接地和抗干扰等技术。 信号连接包括基本信号相互问的时序匹配和总线握手逻辑控制问题。
6、CC-Link
CC-Link是Control&Communication Link（控制与通信链路系统）的缩 写，在2019年11月，由三菱电机为主导的多家公司推出，其增长势头迅 猛，在亚洲占有较大份额。在其系统中，可以将控制和信息数据同是以 10Mbit/s高速传送至现场网络，具有性能卓越、使用简单、应用广泛、 节省成本等优点。其不仅解决了工业现场配线复杂的问题，同时具有优 异的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一个以设备层为主的网络，同时也可 覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。2019年7月CC-Link被中国 国家标准委员会批准为中国国家标准指导性技术文件。
5.添加新设备
6.双击选择PLC
l
7.打开以太网地址 9.设置PLC的IP地址
8.单击添加新子网 默认生成子网 “PN/IE_1”
10.打开管理通用站描述文件（GSD） 11.打开机器人描述文件的路径
三. Profinet现场总线的配置二
3.1.1 Profinet现场总线链接图示
例：西门子PLC与KUKA机器人通过Profinet通讯的具体操作 1、西门子PLC端的设置 ①打开西门子PLC的编程软件“PORTAL”--中文名“博图”。
2.输入项目名称
1.创建新项目
3.完成新项目的创建
4.组态设备
2.1.3 主流总线 下面就几种主流的现场总线做一简单介绍。
1、基金会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF）
这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门 子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧 洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。该总线在 过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。
随机信号。
例1：收发电子邮件
电脑或终端
调制解调器
电话网和 Internet网
调制解调器
电脑或终端
调制是将数字信号 与音频载波组合，产生 适合于电话线上传输的 音频信号（模拟信号）， 解调是从音频信号中恢 复出数字信号。
1.3 数字信号和模拟信号
1.3.1 数字信号
在时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量。把表示数字量的信号 叫数字信号。把工作在数字信号下的电子电路叫数字电路。 例如： 用电子电路记录从自动生产线上输出的零件数目时，每送出一个零件便 给电子电路一个信号，使之记1，而平时没有零件送出时加给电子电路的 信号是0，所在为记数。可见，零件数目这个信号无论在时间上还是在数 量上都是不连续的，因此他是一个数字信号。最小的数量单位就是1个。
机器人领域基础知识
—— yogo
主要内容
第一章：信号的定义和分类 第二章：工业现场总线 第三章：Profinet现场总线的配置 第四章： 第五章： 第六章： 第七章： 第八章： 第九章： 第十章： 第十一章：
一.信号的定义和分类
1.1 什么是信号：
信号是消息的一种物理体现，消息则是信号的具体内容。 信号按物理属性分：电信号和非电信号,它们可以相互转换。 电信号传输优点：容易产生，便于控制，易于处理。
8、INTERBUS
INTERBUS是德国Phoenix公司推出的较早的现场总线，2000年2月成为 国际标准IEC61158。INTERBUS采用国际标准化组织ISO的开放化系统 互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层， 具有强大的可靠性、可诊断性和易维护性。其采用集总帧型的数据环通 信，具有低速度、高效率的特点，并严格保证了数据传输的同步性和周 期性；该总线的实时性、抗干扰性和可维护性也非常出色。INTERBUS 广泛地应用到汽车、烟草、仓储、造纸、包装、食品等工业，成为国际 现场总线的领先者。
7、WorldFIP
WorldFIP的北美部分与ISP合并为FF以后，WorldFIP的欧洲部分仍保持 独立，总部设在法国。其在欧洲市场占有重要地位，特别是在法国占有 率大约为60%。WorldFIP的特点是具有单一的总线结构来适用不同的应 用领域的需求，而且没有任何网关或网桥，用软件的办法来解决高速和 低速的衔接。WorldFIP与FFHSE可以实现“透明联接”，并对FF的H1 进行了技术拓展，如速率等。在与IEC61158第一类型的连接方面， WorldFIP做得最好，走在世界前列。