正在工业机械人和机床利用中，大概触及正在特定空间内精准和谐多个轴的挪动，以完成手头的事情。机械人普通有6个轴，这一些轴必需和谐有序，若是有时候机械人沿轨道挪动，则会有7个轴。
正在CNC加工中，5轴调和很普遍，然则有些利用会用到多达12个轴，个中东西和工件正在特定空间内相对挪动。每一个轴皆包括一个伺服驱动器、一个机电，有时候，正在机电和轴接头，或结尾执行器之间会加装一个变速箱。然后，体系经由过程工业以太网互联，一样平常采纳LINE型拓扑，详细如图1所示。机电控制器将所需的空间轨迹转换为每一个伺服轴所需的单个位置基准，然后正在网络上轮回传输。
图1.多轴机床的网络拓扑布局。
节制周期
这一些利用按界说的周期时候运转，这个时候普通即是，或者是底层伺服机电驱动器的基波节制/脉宽调制(PWM)开关周期的几倍。正在图2所示的这类环境中，端到端网络传输延迟是一个主要参数。正在每一个周期内，机电节制器必须将新位置基准和其他相干信息传输给图1中的各个节点。然后，PWM周期内需求余留充足的时候，以供每一个节点利用新位置基准和任何新传感器数据来更新伺服节制算法盘算。然后，各个节点经由过程依赖于工业以太网协定的分布式时钟机制，正在同一时候点将更新后的PWM矢量利用于伺服驱动器。依据详细的节制架构，一些节制回路算法能够正在PLC中实现，如果正在网络上接收到任何相干传感器信息更新后，需求充足的时候才能够实现。
图2.PWM周期和网络传输工夫。
数据传输延迟
假定网络上独一的流量是机床控制器和伺服节点之间的周期数据流，网络延迟(TNW)由网络跳转到最远节点的次数、网络数据速率和每一个节点遭遇的延迟决意。正在运用机械人和机床时，线路招致的旌旗灯号传输延迟能够疏忽，这是由于线缆长度一样平常相对较短。次要的延迟为带宽延迟；行将数据传输到线路所需的时候。关于最小的以太网帧，有关100Mbps和1Gbps位速率的带宽延迟，请参考图3。这就即是数据包尺寸/数据速率。关于多轴体系，由控制器到伺服器的典范数据有效载荷由各伺服器的4字节速度/位置基准更新和1字节控制器更新构成，也就是说，6轴机械人的有效载荷为30个字节。固然，有些运用的更新中包罗更多信息，而且/或有更多轴，正在这一些情况下，数据包的尺寸要大于最小尺寸。
图3.最小长度以太网帧的带宽延迟。
分拣机器人的传感除带宽延迟外，其他延迟元素是由于以太网帧经由过程每一个伺服网络接口的PHY和双端口开关发生的。这一些延迟如图4和图5所示，个中显现帧挪动的部门是穿过PHY进入MAC(1-2)，经由过程目的地点剖析时，只需要对帧的前导和目的部门举行计时管控。途径2-3a示意对当前节点有效载荷数据的截取，途径2-3b则示意帧向目的节点行进的路途。图4a只显现传输给2-3a中的利用的有效载荷，图4b则显现被传输的帧的绝多数；这表明以太网协定之间大概存在纤细的差别。途径3b-4示意帧出站传输，经由过程传输行列、经由过程PHY，然后回到线缆。图中所示的线路终端节点中不存在这类途径。这里假定采取纵贯数据包交流，而并不是存储转发，后者的延迟时间更长，由于全部帧都要计入开关，然后再被转发。
图4.帧延迟：(a)双端口形式帧延迟和(b)线路终端节点。
图5按时候线表现帧的延时元素，个中描写了帧穿过一个轴节点的全数传输时候。TBW表现带宽延迟，TL_1node表现帧经由过程单个节点的延迟。除取位经由过程线路举行物理传输，和计入地点位适用于施行方针地点阐明相干的延迟外，PHY和开关组件延迟是其他会危害体系内的传输延迟的因素。伴随着线路上的位速率提升，节点数目提升，这一些延迟对全数端到端帧传输延迟的危害会更大。
图5.帧传输时间线。
低延迟解决方案
ADI推出了两款新工业以太网PHY，专适用于正在更遍及的环境温度范围内，正在严苛的工业条件下牢靠运转，具有精彩的功率和延迟规格。ADIN1300和ADIN1200专适用于办理本文中提到的挑衅，成为工业运用的抱负挑选。有了fido5000实时以太网、多和谈嵌入式双端口开关后，ADI公司开辟出了适适用于确定性时候敏感型运用的办理方案。
表1列出了PHY和开关招致的延迟，条件是假定接纳缓冲器阐发是以方针地点为底子，且假定接纳100Mbps网络。
表1.PHY和开关延迟
举例来说，将这一些延迟计入多达7个轴的线路网络，并将总有效载荷计入终究节点，总传输延迟酿成
个中58×80ns默示前导和方针地点字节被读取后，余下的58字节有效载荷。
这项盘算假定网络中没有其他流量，或网络能够优先会见时候敏感型流量。它正在某种水平上依靠协定，凭据详细运用的工业以太网协定，盘算得出的值会存正在渺小差别。回首图2，将机械体系的周期时候低落至50µs至100µs时，将帧传输到最远的节点大概占用全部周期的近50%，招致留给下一周期更新机电掌握和挪动掌握算法盘算的时候淘汰。最大水平缩短这段传输时候关于优化性能来讲非常重要，由于它同意施行更长、更庞大的掌握盘算。鉴于取线路数据相干的延迟是固定的，且取位速率相干，运用低延迟组件（比方ADIN1200PHY和fido5000嵌入式开关）将是优化性能的关头，尤其是正在节点数目增添，周期时候缩短时间。转而运用千兆以太网能够大幅低落带宽延迟导致的危害，可是会增添开关和PHY组件招致的整体延迟的比例。比方，采取千兆网络的12轴CNC机床的网络传输延迟约为7.5µs。正在这类情况下，带宽元素能够忽略不计，运用最小或最大以太网帧尺寸不容易导致任何差别。网络延迟大抵能够由PHY和开关均分，伴随着工业体系转而采取千兆网速、掌握周期时候缩短(WEtherCAT显现的周期时候为12.5µs）、由于正在掌握网络中增添以太网毗邻的传感器而招致节点数增添，和网络拓扑络续趋于扁平，凸显了最小化这一些元素的延迟的价值。
结论
正在高性能多轴同步挪动使用中，操纵时序规定极度精准，具有确定性和工夫关键性，规定最大水平缩短端到端延迟，正在操纵周期工夫缩短，操纵算法的复杂性提升时特别如斯。低延迟PHY和嵌入式纵贯开关是优化这一些体系的主要组件。为办理本文所述挑衅，ADI推出了两款新的稳健型工业以太网PHY，即ADIN1300(10Mb/100Mb/1Gb)和ADIN1200(10Mb/100Mb)。
ADIN1200
IEC61000-4-5浪涌(±4kV)
IEC61000-4-4电快速瞬变(EFT)(±4kV)
IEC61000-4-6传导抗扰度(10V)
EN55032电磁辐射骚扰
EN55032传导发射
5mm×5mm、32引脚LFCSP
额定工作温度局限：-40°C至+105°C和−40°C至85°C
139mW
MAC接口VDDIO电源电压：3.3V/2.5V/1.8V
快递分拣机器人多少钱操纵3.3VVDDIO实现单电源供电
集成电源监控和POR
10BASE-Te/100BASE-TX兼容
MII、RMII和RGMIIMAC接口
100BASE-TXRGMII延迟发射：124ns，吸收250ns
100BASE-TXMII延迟发射：52ns，接纳248ns
EMC测试尺度
利用多电平引脚绑定的非托管设置
EEE切合IEEE802.3az尺度
数据包肇端检验支撑IEEE1588工夫戳
增强型链路检验
可设置LED
晶振/时钟输入：25MHz
25MHz/125MHz同步时钟输出
小型封装和宽温度范畴
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