【ARM+Codesys 客户案例 】 基于RK3568/A40i/STM32+CODESYS在智能生产线中的应用案例：使用机器人全自动组装LeanMotor转子
引言
本文将详细介绍 STOBER 公司在德国普福尔茨海姆利用 ARM+Codesys 平台实现的全自动机器人装配案例。读者可以了解该案例中使用的硬件（RK3568/A40i/STM32、SCARA 机器人、旋转分度台等）以及 CODESYS 作为软 PLC 在运动控制、EtherCAT 同步以及人机界面中的核心作用，帮助您在智能生产线或高端装备研发中快速落地类似方案。
案例概览
在欧洲尤其是德国，借助于全自动机器人进行工件组装早已不是什么新鲜事儿，比如普福尔茨海姆市（德国城市）的 STOBER（斯德博）公司制造的 无编码器 LeanMotor 在世界市场上位居第一。他使用全自动机器人元件安装系统，为这种高效驱动解决方案生产转子。该系统完全自动化，是基于内部开发的最新技术以及德国 CODESYS 的控制方案作为核心支持。再加上其广泛的产品组合，STOBER 能够实现各种各样的应用程序。
LeanMotor 的技术优势
- 无编码器驱动器 能提供始终如一的输出，比非同步驱动器更轻，电机比伺服电机更小，更具成本效益和坚固性。
- 通过 全扭矩控制，速度和扭矩可以任意控制，效率高达 96%，LeanMotor 符合 IE5 效率等级。
- 与 SC6、SI6 控制器结合后，速度偏差 小于 1%，定位精度 为 ±1 度。
这些指标在实际装配线上表现出极高的重复定位能力，为后续机器人路径规划提供了可靠的基础。
自动装配系统的硬件构成
为了生产新型 LeanMotor 的圆形坯料，在 CODESYS 集团的协助下 STOBER 公司开发了一种全自动安装系统，包括 三个 SCARA 机器人 和一个带有 五个工位的旋转分度台，用于各个加工步骤。
- 低背隙行星齿轮或螺旋锥齿轮减速机：用于需要高精度和重复精度的任何地方，尤其是机器人和旋转分度台中的轴。
- STOBER MC6 运动控制器：负责集中控制，特别适配 EtherCAT 的同步控制，并在此过程中处理整个人机界面（HMI）。
CODESYS 在系统中的角色
嵌入式 Runtime
STOBER MC6 运动控制器 基于 CODESYS 的嵌入式 Runtime 开发，CODESYS 为应用程序员保持了尽可能简单的界面。程序员可以：
- 使用 点对点 (PtP) 直接定位机器人。
- 在必要时使用程序序列中的 示教位置。
- 通过 CODESYS 提供的库功能块完成 三个 SCARA 机器人的路径规划和插补 等所有计算。
软 PLC 的跨平台特性
CODESYS 本质上是一款软 PLC，除了可以被移植到主流的嵌入式开发板（ARM、×86、PowerPC、TriCore 等），支持 Linux、VxWorks、QNX 嵌入系统之外，还可以直接安装在 PC 端，直接把您的电脑变成一台显控一体的控制器。
- 可视化：提供直观的图形化界面，便于调试和监控。
- 运动控制系统：内置丰富的运动控制库，支持多轴同步、插补算法等。
- 总线协议：支持 30 多种 主流现场总线（如 EtherCAT、PROFINET、CANopen 等），满足工业现场的多样化需求。
- OPC / OPC UA：基于标准 OPC 协议和 OPC UA 协议，配合 PLCHandler 第三方客户端，实现与 SCADA、MES 等上位系统的无缝集成。
OEM 与生态联盟
CODESYS 的众多 OEM 合作伙伴形成了 CODESYS 自动化联盟，能够为其提供硬件设备。使用这样一种自动化开发平台开发的产品必然具备 稳定、可靠、高效 的特性，在提升产品品质的同时必然会降低开发成本。
实际部署要点
| 步骤 | 关键技术点 | 注意事项 |
|---|---|---|
| 1. 硬件选型 | RK3568/A40i/STM32 等 ARM 开发板，SCARA 机器人，旋转分度台 | 确认板卡的 EtherCAT 主从兼容性 |
| 2. 系统集成 | 将 MC6 控制器通过 EtherCAT 接入 CODESYS Runtime | 采用 同步时钟（Distributed Clocks）确保多轴同步 |
| 3. 运动规划 | 使用 CODESYS 库功能块进行 PtP、示教、路径插补 | 通过 仿真模式 先验证轨迹，避免实际碰撞 |
| 4. HMI 开发 | 在 CODESYS 中配置可视化页面，展示机器人状态、错误报警 | 采用 分层设计，将关键参数放在主界面，次要信息放在子页面 |
| 5. 调试与验证 | 通过 CODESYS 在线监控功能查看实时轴位置、速度、扭矩 | 使用 日志记录（Trace）捕获异常，便于后期分析 |
| 6. 交付运行 | 进行 长时间运行测试（48h+），验证可靠性 | 检查 温度、功耗 是否在额定范围内 |
结语
STOBER 通过 ARM+Codesys 平台实现的全自动装配系统，展示了软 PLC 与工业机器人深度融合的典型路径。CODESYS 的跨平台 Runtime、丰富的运动控制库以及对 EtherCAT 等工业总线的原生支持，使得从硬件选型到软件开发、再到现场调试的整个流程更加高效、可靠。对于希望在智能制造、机器人装配或高端装备领域快速落地的企业而言，借助 CODESYS 生态体系进行定制化开发，是降低研发成本、提升产品质量的理想选择。
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