工业机器人实现自动化，通常只有在机器人与机器完全集成时才能成功。Kuka开发的一款控制软件，使通过工业实时通信实现远程指挥机器人成为可能。

过去5年所遇到的危机显示，拥有“有生命的”生产设备对于德国成为经济全球化中重要的一员非常重要。相应的关键技术之一是通过工业机器人实现自动化。

机器人并非为其自身服务，而是在实现自动化任务时完成各种工作。它可对加工机械的模具或工件进行预加工或后处理，或者对材料进行操作控制，以及对材料进行装卸。

为了能使生产设备和机器人的工作流程相互协调，需要在他们的控制装置之间建立通信。此项工作本来是由并行布线的信号完成，之后被常规现场总线取代。在一些工业领域中，如注塑成型，用Euromap67接口对单个信号进行了标准化。

以基于Ethernet的现场总线作为通信前提

为了满足当下自动化设备的要求，仅通过几个E/A信号来进行通信已远远不够。基于Ethernet的现场总线的出现，为设备、生产机械和机器人之间的高效协作通信技术创造了前提。同时，新型现场总线的一个重要特征是，通过同一条Ethernet电缆或者多条总线，可以并行处理多个协议并可提供多项服务。除了自身的标准总线Ethercat和TCP/IP外，新的Kuka机器人控制装置KR C4还可以通过Ethernet选择性地支持Profinet和Ethernet/IP。通过网关也可链接其他总线，如Varan。

下列服务可用来与其他参与者建立通信：

●循环过程数据：通过E/A信号进行通信是必要的。在固定的脉冲间隔中，事先设定的过程数据双向传输。但与过去不同，如今可以通过基于Ethernet的现场总线以更高的速率传输更大的过程数据图像。

●异步消息：与循环过程数据不同，异步消息只有在需要时才产生并发送给接收方，对方可边接受边阅读。如可用于发送指示信息、故障信息及其他相应控制装置上的确认信息。

●文件传输：为了汇集配方表、归档和复原机器人程序或者准备凸轮表，可在KR C4上按装一个FTP服务器。这样，作为FTP客户端的通信伙伴便拥有了机器人控制装置文件系统的访问权。

●节拍同步：在某些阶段，机器人的动作必须尽可能精确地与生产机器的动作同步。其基本前提是，机器人控制装置的内部节拍信号必须和其他控制装置的节拍信号在相位上相互固定地保持同步。在KR C4中并没有使用现场总线特定的规定，而是使用根据IEEE 1588 V1标准化的精密时间协议。KR C4可以主时钟方式工作，也可以按时钟方式工作。

●安全性：因为对于统一的机器和机器人安全的期望，所以才会有这样的要求，那就是机器人安全可以由机器安全控制装置或者通过一个更高级的安全控制装置来操控。KR C4为此提供两种安全方案：机器人的基本安全，或其他产品的安全运行选项。基本安全方式仅包括基本功能，如紧急停车，而安全运行选项则提供扩展的安全功能，如安全监控的笛卡尔直角坐标和轴向角坐标的空间，安全监控速度、加速度或停车。这两种安全方案可通过各自支持的现场总线的安全扩展来使用，也就是Fail Safe over Ethercat（FsoE）、Profisafe和CIP-Safe。

图1  单点操作：机器和机器人只需要一个操作单元，必要时只需要一个编程单元

只有一个编程接口

在这些经过改进的通信机制基础上，机械制造厂商或系统集成商可以如往常一样解决自动化任务，只需单独编制和运行机器程序、机器人程序和相应的机器和机器人操作界面。对此，所有参与者如售后服务人员，都需要掌握详尽的机器人编程知识。

为了降低学习难度，并为了让机器人和机器运动只需在一个位置上完成编程，Kuka使用mxAutomation开发出了一种方法，通过这种方法，机械制造商或系统集成商基本上可以把Kuka机器人控制装置集成到自身的机器控制装置中。这样，机器人的全部编程和操作都可以只通过机器控制装置及其操作台来完成，从而不再需要特别的机器人编程知识。机械/机器人单元的操作就像在熟悉的机器操作台上一般（图1）。

mxAutomation软件原则上由两个主要部分组成。在机器人控制器上运行的是Kuka公司编程的伺服程序，此程序通过前面提到的现场总线之一，等待机器人控制指令的到达。在机械控制器上运行着原来的机器人控制程序，这个程序是用机械控制器编程语言和编程方法编写而成。为使这一点成为可能，Kuka为每个控制器提供mxAutomation服务器。机械程序员将这些集成到自己的程序中，并将此编程的机器人指令和参数打包到相应的数据中，这些数据通过各自总线被传送到在机器人控制器上运行的mxAutomation服务器中。服务器对抵达的数据做出解码，执行预期中的机器人指令，并将反馈参数、状态信息等发回到机器控制器的mxAutomation服务器中。为了尽快且准确地完成机器人指令和反馈值的数据传输，只能使用相应现场总线的循环过程数据。以这种方式可以同时由机器控制器近似遥控地操控最多五台机器人。

mxAutomation图书馆可导出结构化文本编成，目前可供Siemens Simatik以及基于此配置的Sinumerik 840D和Rockwell PLCs、Codesys及Procon-OS-Systeme使用。其他的正处在准备过程中（图2）。对于其他控制器制造厂商备有一个适配套件，这些厂商在和Kuka确定合作后，使用此套件将xmAutomation图书馆集成到他们自己的控制器中。用其他编程语言同样可行，如C/C++。

图2  Kuka接口封装mxAutomation为久经考验的控制界面如Siemens和Rockwell提供了无缝集成的界面

mxAutomation图书馆中也有机器人编程功能

mxAutomation图书馆的应用程序接口（API）以PLC-Open运动控制功能模块（MCFB）的编程为依托，针对Kuka机器人做出了专门的扩展。几乎所有可以直接在机器人上编写的功能，也可以通过mxAutomation图书馆调出使用。因为一方面为如读取机器人当前的位置、速度和加速度的功能；另一方面为用来读写本地机器人E/A和变量功能。合理使用系统变量的一个实例是，小心地抓取工件或物品，同时使用与轴相关的扭矩限制也是一个有效方法。同时可以在mxAutomation配置范围内，将系统变量TORQMON_DEF分配给一个mxAutomation变量，然后通过KRC_SetSysVar加以描述。

对于机器人使用LIN、PTP或CIRC进行轴向或笛卡尔操作方法时，有相应的模块可供使用。此时如精确的轨道切换动作或中断这样的仔细打磨动作也是可以的。对于机器人的手动操作和Teachen特定的空间点还有一些功能，因而这些操作也可以由机器终端执行。

可按用户要求进行定制扩展

根据用户意愿，Kuka-Engineering帮助用户实现定制化的特殊功能模块。如用户出于对自身知识产权的保护，为了使用到目前为止还没有集成到mxAutomation中的基本机器人功能（如笛卡尔软伺服“矢量移动”或输送机）或为了完成复杂的机器人程序（如用户特定的返回主页策略）用户可以访问Kuka-Engineering。除输送机般的功能性之外，其他的同步功能也在准备中。

与类似机械控制器直接承担对机器人驱动装置或机器人发动机操作的解决方案相比，mxAutomation有一些优势。机械控制器无须掌握复杂的机器人转换，也不必知道详细的机械数据和机器人力学指标。

mxAutomation可立即与所有基于KR-C4的Kuka机器人类型，即从KR Agilus到KR 1000 titan一同工作。

Kuka在机器人力学上拥有成熟、通用及有适配能力的系列产品：不同的作用范围、不同的载荷、中控台设计、机械臂延展、优化的自重及其他内容等。

机械控制器由于对机器人发动机、传动装置和机械部件的机械负载限度不清楚而可能导致提前停机的超载，这种危险并不存在。此外，Kuka机器人控制器的所有优点和特性机械控制器也全都拥有。

和一种经常提到的假设不同，在机器控制器上直接做轨道计划来对机器人进行控制，与采用mxAutomation控制的运动相比没有优势：原因在于串联机器人的物理性自然惰性延迟，Kuka控制器的工作方式与机器人的机械力学配合得相当默契。通过mxAutomation的规定，清晰地定义产品责任。