1. MECHATROLINK的概要

MECHATROLINK是安川電機(jī)于1995年開發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)總線。開發(fā)初期的傳輸速度為4Mbps，此后，隨著運(yùn)動(dòng)指令的完善，傳輸速度也擴(kuò)展到10Mbps，現(xiàn)在適用于MECHATROLINK-Ⅱ的產(chǎn)品已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。2007年11月在通信的物理層面使用了Ethernet，并發(fā)布了MECHATROLINK-Ⅲ。傳輸速度達(dá)100Mbps，連接芯片最多擴(kuò)展至62芯片，以前MECHATROLINK-Ⅱ無法應(yīng)對(duì)的高速應(yīng)用領(lǐng)域和大規(guī)模系統(tǒng)，都能通過使用MECHATROLINK-Ⅲ獲得解決。

作為推廣開放式網(wǎng)絡(luò)MECHATROLINK的團(tuán)體，于2003年成立了現(xiàn)組織的前身MECHATROLINK MEMBERS CLUB(簡(jiǎn)稱：MMC)，之后，以MECHATROLINK更加開放化為目的，于2005年成立了MECHATROLINK協(xié)會(huì)(簡(jiǎn)稱：MMA)，直至現(xiàn)在。截止2010年9月，MMA的會(huì)員公司數(shù)量已達(dá)701家、累計(jì)出廠芯片數(shù)達(dá)170萬芯片，會(huì)員數(shù)量的發(fā)展趨勢(shì)如圖1所示，通信ASIC出廠芯片數(shù)的趨勢(shì)如圖2。MECHATROLINK協(xié)會(huì)的干事會(huì)員由橫河電機(jī)、東方馬達(dá)、Proface、安川情報(bào)系統(tǒng)、安川電機(jī)組成。

要開發(fā)MECHATROLINK適用的產(chǎn)品，就必須加入MECHATROLINK協(xié)會(huì)。加入MECHATROLINK協(xié)會(huì)的條件：只需填寫WEB網(wǎng)站上入會(huì)申請(qǐng)書中的必要事項(xiàng)并發(fā)送，就能入會(huì)。會(huì)員的級(jí)別分為免費(fèi)會(huì)員和繳費(fèi)會(huì)員，會(huì)員的權(quán)利因類別而異。

MECHATROLINK是符合SEMI標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)，由E54.19制定。在半導(dǎo)體、液晶制造設(shè)備領(lǐng)域取得了大量出色的業(yè)績(jī)。

MECHATROLINK的目標(biāo)領(lǐng)域是以運(yùn)動(dòng)為中心的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)。可以將1個(gè)主站、運(yùn)動(dòng)的子站以及必要的外圍子站設(shè)備全部用1根電纜連接起來，這種方式是很多設(shè)備生產(chǎn)線制造廠家所必需的。

可以使用MECHATROLINK連接的設(shè)備有：PLC、運(yùn)動(dòng)控制器、CNC控制器、各種PC適用的卡、伺服驅(qū)動(dòng)器、變頻器、步進(jìn)電機(jī)、滑軌、I/O、溫度調(diào)節(jié)器以及圖像處理控制器等，如圖3。即使以前需將運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和I/O網(wǎng)絡(luò)這2種網(wǎng)絡(luò)用于1套設(shè)備中進(jìn)行接線，但在使用MECHATROLINK后就能用1根接線將其統(tǒng)一。這樣就能減少主站CPU側(cè)的模塊、接線電纜的種類，還能減少設(shè)備的組裝工時(shí)和成本。

表1介紹MECHATROLINK的傳輸規(guī)格。分別對(duì)性價(jià)比優(yōu)異的MECHATROLINK-Ⅱ和可用于高速通信的MECHATROLINK-Ⅲ進(jìn)行說明。

2．MECHATROLINK-Ⅲ協(xié)議

MECHATROLINK-Ⅲ是運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。因此，其特點(diǎn)就是循環(huán)通信和所有芯片的同步控制。

（1）循環(huán)通信和重試處理

用MECHATROLINK-Ⅲ進(jìn)行循環(huán)通信的傳輸順序如圖3所示。

在圖3中的循環(huán)通信及循環(huán)通信重試部分進(jìn)行實(shí)時(shí)通信控制。在C1及C2主站信息通信中可進(jìn)行非實(shí)時(shí)控制。在主站與子站之間進(jìn)行循環(huán)通信時(shí)，每個(gè)傳輸周期向子站連續(xù)發(fā)送指令(例如目標(biāo)位置等)，因此可使其進(jìn)行任意的移動(dòng)。另外，可將信息通信中不需要實(shí)時(shí)控制的指令(子站的設(shè)定等)在任意時(shí)間發(fā)送給子站。

由于MECHATROLINK-Ⅲ以運(yùn)動(dòng)用途為主，因此循環(huán)通信中重要的是切實(shí)執(zhí)行與各子站的通信(發(fā)送目標(biāo)位置、目標(biāo)速度等指令)如果不能根據(jù)各傳輸周期切實(shí)發(fā)送目標(biāo)位置等指令，就無法實(shí)現(xiàn)所希望的動(dòng)作。為此，準(zhǔn)備了循環(huán)通信的重試處理功能，這也是MECHATROLINK-Ⅲ的特點(diǎn)之一。循環(huán)通信中任何子站發(fā)生了通信異常時(shí)，由于在同一傳輸周期內(nèi)會(huì)執(zhí)行重試(通信數(shù)據(jù)的再次發(fā)送處理)功能，主站與子站之間數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收更加可靠，從而提高了通信的可靠性。這種重試處理是由MECHATROLINK-Ⅲ專用的ASIC自動(dòng)執(zhí)行的，因此不會(huì)給主站側(cè)施加重試處理的負(fù)荷。

（2）芯片間的同步

用于運(yùn)動(dòng)用途時(shí)，有時(shí)須使多個(gè)電機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足這種要求的網(wǎng)絡(luò)中必須具有能使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有芯片同步進(jìn)行處理的功能。

MECHATROLINK-Ⅲ能使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有芯片同時(shí)進(jìn)行通信中斷，并且具有在該中斷時(shí)間內(nèi)使各芯片開始進(jìn)行處理的功能。主站與各子站間的通信時(shí)間雖然各不相同，但是MECHATROLINK-Ⅲ的主站在初始化時(shí)測(cè)量與所有子站進(jìn)行通信的時(shí)間。并以該測(cè)量結(jié)果為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)定，使其在與所有子站進(jìn)行通信數(shù)據(jù)的收發(fā)結(jié)束時(shí)執(zhí)行通信中斷。這樣，在與所有子站的通信結(jié)束的時(shí)刻，所有的子站發(fā)生通信中斷，并在該時(shí)間段內(nèi)開始處理剛才接收到的指令，由此可以實(shí)現(xiàn)完全同步的動(dòng)作，如圖4所示 。

（3）關(guān)于指令

MECHATROLINK-Ⅲ為各種子站(伺服、I/O等)都準(zhǔn)備了指令。并且，指令由稱為令組的指令群規(guī)定，各子站至少支持一個(gè)令組。

指令和響應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式如表3所述。

各指令由標(biāo)題部和附屬于標(biāo)題部指令代碼的數(shù)據(jù)部構(gòu)成。例如，定位指令POSING(指令代碼35H)的數(shù)據(jù)部有目標(biāo)位置、目標(biāo)速度、加速度、減速度等。

另外，作為MECHATROLINK-Ⅲ的指令特點(diǎn)之一，標(biāo)準(zhǔn)伺服令組中有位置控制指令(POSING、FEED、INTERPOLATE等)、速度控制指令(VELCTRL)、轉(zhuǎn)矩控制指令(TRQCTRL)3種控制方式用指令。而且，通過切換這些指令，也可以從位置控制切換為轉(zhuǎn)矩控制。備有完全能滿足各種用途的指令群。

對(duì)于打算用MECHATROLINK協(xié)議進(jìn)行開發(fā)的設(shè)備所進(jìn)行的流程

圖5是從加入MMA到發(fā)布產(chǎn)品的流程圖。要獲得MECHATROLINK的規(guī)格書，必須先成為MMA的會(huì)員。成為MMA的會(huì)員后，即發(fā)放獲取規(guī)格書所需的ID和密碼。使用該ID和密碼，登錄MMA網(wǎng)站的會(huì)員產(chǎn)品頁，即可下載開發(fā)產(chǎn)品所需的所有技術(shù)資料、手冊(cè)和驅(qū)動(dòng)器軟件等。

產(chǎn)品開發(fā)期間還通過Email進(jìn)行技術(shù)支持。而且，還定期舉辦開發(fā)者研討會(huì)等活動(dòng)，可以掌握硬件及軟件開發(fā)方面的詳細(xì)技術(shù)信息。

所開發(fā)的產(chǎn)品頁可以接受認(rèn)證測(cè)試。認(rèn)證測(cè)試由協(xié)會(huì)實(shí)施，進(jìn)行硬件回路檢測(cè)和噪音測(cè)試等。而對(duì)于軟件，則進(jìn)行安裝指令的確認(rèn)和連續(xù)運(yùn)行測(cè)試等。

3．MECHATROLINK的應(yīng)用

采用MECHATROLINK的應(yīng)用實(shí)例不勝枚舉。典型的應(yīng)用實(shí)例如：

・ 機(jī)床

・ 雕刻機(jī)

・ 注塑成型機(jī)

・ 沖壓機(jī)

・ 半導(dǎo)體制造設(shè)備

・ 貼片機(jī)

・ 電子零件組裝設(shè)備

・ 液晶制造設(shè)備

・ 電路板測(cè)試表

・ 食品包裝機(jī)

・ 工件取出用機(jī)器人

・ 焊接用機(jī)器人

・ 電機(jī)繞線機(jī)

這些應(yīng)用實(shí)例的共同點(diǎn)是設(shè)備中都帶有運(yùn)動(dòng)部件及外圍的I/O模塊。這些控制都可由1個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一，這就是MECHATROLINK的特征。

4.在中國的推廣

中國對(duì)MECHATROLINK協(xié)會(huì)來說是非常重要的市場(chǎng)。為此，MECHATROLINK協(xié)會(huì)在上海和沈陽設(shè)立了2個(gè)支部，在中國國內(nèi)開展MECHATROLINK的技術(shù)支持和普及等活動(dòng)。并且，MECHATROLINK協(xié)會(huì)還積極參加展覽會(huì)，直接向參觀者介紹產(chǎn)品和技術(shù)。

2010年我們參加了在南京舉辦的中國數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)（CCMT）。此外作為產(chǎn)品的推廣，我們還將在今年的11月18日，19日舉辦的第12屆東莞國際模具展連續(xù)2天進(jìn)行產(chǎn)品的研討會(huì)。我們期望正在從事產(chǎn)品開發(fā)或研究的人員可以參加此研討會(huì)并進(jìn)行交流。

咨詢處

MECHATROLINK協(xié)會(huì)

・ 上海總部

中國上海市黃浦區(qū)西藏中路18號(hào)港陸廣場(chǎng)17樓

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