基于EtherCAT实时以太网的伺服运动控制系统设计

针对工业运动控制中多轴同步性问题,设计了一款基于EtherCAT实时以太网的伺服运动控制系统。系统主站根据EtherCAT通信原理对从站通信控制器分布式时钟进行操作,使其输出同步信号,实现对两轴实验平台运动的同步控制。实验结果表明,该系统具有良好的稳定性和同步性。     

基于模拟伺服的多轴EtherCAT协议设计

针对传统模拟伺服系统存在的通信实时性差、难以实现多轴同步控制等问题,提出一种将EtherCAT协议应用于传统模拟伺服系统的设计方案。以STM32和AX58100为核心,采用SPI从机扩展方法,结合DAC芯片等器件,设计了系统整体框架;根据分布时钟同步模式和CiA402行规实现了多轴从站;采用TwinCAT3构建主站功能,在搭建的四轴伺服控制平台上进行了实验。在四轴EtherCAT通信分布时钟周期500μs时,报文刷新时间小于10μs,实现了四轴S型曲线同步控制,该方案对于实现传统模拟伺服系统的网络化,具有一定的参考价值。     

基于EtherCAT技术的多轴运动控制系统

以EtherCAT通信技术为基础,设计了一种基于ARM和FPGA双核的EtherCAT总线式多轴运动控制系统。提出了STM32作为系统管理芯片,通过SPI通信控制ET1200从站控制芯片实现EtherCAT总线从站通信功能的解决方案;并采用FPGA作为协处理器,完成运动控制算法的实现和执行。完成了运动控制系统的硬件电路设计和软件开发,并制作了样机。经试验测试,实现了EtherCAT总线通信功能,采用TwinCAT完成了闭环运动控制,并且可以独立工作实现运动规划,满足工业控制工程中的应用要求。     

基于嵌入式 Ｌｉｎｕｘ平台 ＥｔｈｅｒＣＡＴ 主站设计

针对多轴同步控制中存在实时性和同步性较差的问题,提出一种基于嵌入式Linux平台的EtherCAT主站方案。在以AM3358处理器为核心的BeagleBone的嵌入式平台上,构建基于Xenomai的Linux硬实时操作系统,通过改写基于ARM的网络芯片驱动,提高主站的通讯速率和响应能力,同时采用分布时钟机制动态补偿各从站时钟,实现从站间的同步性。最后搭建一主二从伺服控制平台进行试验验证,结果表明:主站在1 ms周期任务下最大调度延时为36.397μs(3.640%),最小调度延时为1.952μs(0.195%),实时性较高,多轴同步误差精度在ns级水平,具有相当高的同步性能。     

开源IgH EtherCAT主站在LinuxCNC开放式数控系统中的应用研究

为了实现成本低廉,设计便捷、灵活、易扩展的数控系统,搭建基于EtherCAT通信总线与PC机的纯软件数控系统,并对该系统的实时性能进行了试验测试。以低成本工控机作为上位机,并集成好开源数控系统LinuxCNC软件的Linux RTAI(Real-Time Application Interface)实时操作系统,下载搭建EtherCAT主从站通讯框架,实现了PC上位机即EtherCAT主站与伺服驱动器即EtherCAT从站之间的通信,完成多轴数控系统测试平台的搭建。运用WireShark软件进行数控系统的实时性测试。实验结果表明,该数控系统的平均传输时间为47.7μs,最大值为779μs,最小值为0.2μs。很好地满足了数控系统要求响应时间在1 ms及以下的实时性要求,因此该方案集成EtherCAT的LinuxCNC可以用于工业机器人与通用数控机床等自动运动控制系统。     

基于ROS和IgH主站的多关节机器人控制系统设计北大核心CSCD

针对基于现场总线的多关节机器人系统响应速度慢、通信带宽低以及实时性差等方面的问题,基于ROS和IgH主站,设计了一种多关节机器人控制系统。首先,选取合适的EtherCAT通讯周期、同步信号周期以及轨迹插补周期,将IgH主站和ROS平台融合;其次,对多关节机器人进行运动学建模,建立URDF模型;然后,结合ROS提供的Moveit!功能包集,设计了实时性好、同步性高且性能稳定的机器人控制系统。最后,通过搭建完整的机器人平台进行实验,测量运行过程中的实时任务周期以及轨迹变化。实验结果表明该机器人控制系统具有良好的实时性、同步性以及可靠性。     

基于EtherCAT的多轴运动控制器研究

研究了EtherCAT技术的原理、技术特点、性能以及EtherCAT主站和从站的实现方法。并在此基础上实现了一种基于EtherCAT的多轴运动控制器,用于数控设备和工业机器人的控制。     

基于Linux系统的EtherCAT主站的设计与实现

实时工业以太网技术是自动控制领域的研究热点。为了提高多轴伺服系统的高速、实时、同步控制的性能,采用基于工业以太网的EtherCAT总线技术,在AM3358硬件平台上实现了基于Linux系统的EtherCAT主站程序,实验结果表明多轴伺服系统的控制性能有所提升。     

EtherCAT总线在伺服运动控制系统中的应用

为实现EthercAT现场总线在伺服运动控制系统中的具体应用,以五轴运动控制系统的研发为背景做了研究与测试.系统主站控制器采用爱迪纳控制技术(厦门)有限公司的ADX NC纯软件开放式数控系统,从站设备由EtherCAT从站接口控制器ET1100和DSP芯片组成,并由此构建了一主一从的EthercAT网络结构.研究结果表...     

EtherCAT架构的PC型多机器人控制方案CSCD

针对网络制造环境下的工业机器人等运动控制单元的灵活接入问题,提出一种基于EtherCAT的解决方案,其以开源EtherCAT主站为基础实现PC控制应用,并以槽与节点的虚映射方式进行应用扩展。在该方案中,系统集成了G代码解释器,支持标准G代码进行控制,具有成本低、通用性好、控制精度高和易于拓展的特点。针对机器人控制应用,进行了相关的机器人控制实验,说明了该方案的可行性,其能够实现对多个机器人节点的快速接入与有效控制。     

基于ARM9的工业以太网EtherCAT从站设计

介绍了EtherCAT的通信原理和相关功能模块,设计了一种基于ARM9的EtherCAT从站,并按照功能模块详细介绍了从站的软、硬件设计。最后提出了一种基于此平台实现两个EtherCAT网段时钟同步的解决方案。     

步进扫描投影光刻机同步机制研究

分析了步进扫描投影光刻机的同步运动过程,将各个分系统分为同步主系统和同步从系统,采用串行同步总线实现了同步主系统的状态发布;分析了分系统与自身数据采集系统的同步通信,采用高速串行传输链路实现了分系统与远程数据采集系统的数据采集与通信;搭建了同步实验平台,对步进扫描投影光刻机的同步机制进行了验证。实验证明该平台稳定可靠,满足系统同步性能要求和工程要求。     

运用PIC18F4520的EtherCAT从站接口电路的设计

在介绍EtherCAT实时工业以太网技术的工作原理和通信协议的基础上,设计开发了一个使用PIC18F4520单片机作为处理器操作ET1100芯片的从站接口电路。为了可扩展和方便选用传输介质,电路采用标准的以太网物理接口(MII接口)和SPI通信方式,完成数据链路层的连接,实现了EtherCAT基本通信。通过Wireshark软件验证了此接口电路符合EtherCAT通信协议要求。     

A complete real-time Ethernet solution for numerical control systems

This paper proposes a complete real-time Ethernet (RTE) solution including master and slave controllers for numerical control (NC) systems. To meet the development tendency of NC systems moving toward multi-axis coordination, high speed and high precision, one type of RTE architecture is built up with a dual ring topology. The function blocks of master/slave nodes are designed to realize the real-time communication capabilities using embedded CPU and field programmable gate array (FPGA) technologies. To reduce the minimum achievable cycle time, a cut-through transmission mechanism is employed to decrease the process latency at slave nodes, and the synchronization frame is optimized to shorten the frame duration. In order to synchronize the nodes of RTE-based NC systems accurately, a time synchronization strategy is scheduled and a proportion-integration (PI)-based phase-locked loop (PLL) is designed to keep the master clock and the slave clocks in step stably. The theoretical analysis and experimental results show that the proposed RTE solution can achieve good real-time performance with low process latency and high time-synchronization accuracy, which satisfies the real-time communication requirements of RTE-based NC systems in an economical way.     

Time synchronization of hierarchical real-time networked CNC system based on ethernet/internet

With the development of Ethernet/Internet, using Ethernet/Internet technology to implement the communication of computer numerical control (CNC) system is a new research field of networked CNC system. To support the synchronization control of the CNC system based on Ethernet/Internet, a time synchronization solution for the hierarchical real-time networked CNC system based on Ethernet/Internet is designed in this paper. To evaluate the performance, some experiments were conducted and the results were analyzed. The results show that the field level time synchronization based on the hard real-time Ethernet time synchronization protocol IEEE 1588 meets the requirement of the hard real-time tasks, and the time synchronization between the NC server and the NC core computer based on global positioning system (GPS) and network time protocol (NTP) also meets the requirement of the soft real-time tasks. The results testify that the time synchronization solution based on Ethernet/Internet for the CNC system is realizable.     

基于Motionnet高速串行通信运动控制系统的设计

文章提出选用一种新型的Motionnet高速串行通信总线应用到现场总线控制中,从而实现远程高速的分布式运动控制系统。通过设计一款功能强大的从站运动控制器,运用4轴运动控制芯片PCL6045B来实现良好的插补功能,编写丰富的功能函数库使控制器在实际系统中可实现复杂的运动控制操作,满足高速、高精度的要求。该运动控制系统具有很好的实时性、开放性和灵活性。     

基于数据挖掘的煤矿传送设备故障点定位系统

为明确当前煤矿传送设备健康状态,确保矿井采集现场安全作业,设计一个基于数据挖掘的煤矿传送设备故障点定位系统。系统硬件中设计了 CAN 总线编码器与通信总站 2 个部分,使用 HD7279 作为键盘与电磁锁的操控芯片,以控制继电器作为煤矿传送设备的通信总站锁控机构,利用光电耦合隔离、交叉布线等增强系统硬件抗干扰性;系统软件使用 Visual Basic 和 C 语言编写,包含故障诊断、中断、显示和通信 4 个板块,采用数据挖掘技术中多种群遗传算法编码故障电流,创建系统开关函数与适应度函数,将训练后的故障数据输入到系统中,输出煤矿传送设备故障点定位结果。实验结果表明,所建系统具备极强的处理能力,且故障点的定位速度较快、正确率较高。     

基于CAN/LIN总线车身网络优化设计与CAN通信实现

综合考虑了车身网络布线、车身结构、成本因素以及后续开发工作的可扩展性,提出了一种基于CAN/LIN总线的车身网络优化设计方案.设计采用集成的Freescale的控制芯片进行了CAN通信节点、CAN/LIN网关节点(LIN主节点)和LIN从节点的硬件原理设计.最后,搭建一个CAN通信实验台,并实现了CAN通信和节点数据采集控制目的.提出的车身网络优化设计方案有效简化布线、降低设计和开发成本,并且用实验证明了其CAN通信和控制可行性.