实时以太网EtherCAT技术在电力系统中的应用

详细论述了实时以太网EtherCAT技术,主要包括EtherCAT以太网的工作原理、通信协议以及优越的同步、高速性能等。其次,介绍了EtherCAT系统的设计方法,如何利用组态软件TWinCAT实现一个主站系统,以及针对应用的特点怎样设计一个合适的从站系统。最后,介绍了一个基于EtherCAT技术的实时以太网系统,并证明该系统能满足电力系统中实时数据采集的要求。实时以太网EtherCAT系统能提高电力系统中通信的实时性。

一种实时以太网EtherCAT介绍

工业以太网技术一直以来都是工控领域一个热门的研究内容,国内外许多自动化公司已推出多种适合各自应用的工业以太网解决方案。EtherCAT技术以其高速简单、易于实现、实时性高等优点在多个领域取得了广泛应用。本文将从网络结构、寻址模式、通信帧格式、网络层协议等几个方面对EtherCAT网络做一个简单介绍。

实时以太网EtherCAT从站的硬件系统设计

本文介绍了EtherCAT的工作原理、通信协议和基于专用芯片ET1100的从站硬件设计。凭借dsPICDEM 1.1Plus Development Board开发平台和TwinCAT软件,验证了EtherCAT主从站之间的I/O开关量的通信,并通过SOEM软件和Linux平台,验证了EtherCAT从站接口卡的实时性能。

谈实时以太网EtherCAT技术在变电站自动化中的应用

实时以太网EtherCAT技术是实时以太网技术和EtherCAT技术的一种结合,其兼具二者之长,应用前景广阔。基于此,本文试分析实时以太网EtherCAT技术在变电站自动化中的应用,分析内容包括应用优势、设计等,旨在为后续实时以太网EtherCAT技术的应用以及电力系统的完善提供一定的理论支持。

基于EtherCAT实时以太网的发动机测控系统

针对液体发动机试验中测控参数多、分布广,并且需要高速实时传送的特点,设计了一套基于EtherCAT实时以太网的发动机测控系统。系统采用一主多从结构,主站包括CX-2040-0125嵌入式软PLC和基于LabVIEW设计的上位机人机界面;从站包括三台C6900-0050工控机设计的控制站、工艺站和测试站,通过EtherCAT完成主从站间通信,实现发动机试验参数的测量与控制。同时具有手动、自动时序控制方式,保证试验系统按照预先设定时序可靠、安全运行。测试结果表明,系统的实时性能好,测控精度高,能够满足发动机试验对测控系统的需求。

实时以太网与边缘智能融合控制器设计

为了减少数据通信链路并提高预警事件数据上报的实时性和事件侦测的及时性,将视频事件检测识别与实时以太网通信在边缘控制端直接联系并融合。设计的从站控制器将识别的数据、相似度分数与实时采集的数字量、模拟量数据组包发送给监控主站,主站通过预设控制逻辑与从站控制器进行数据互通,与逻辑联动实现对象的远程控制和管理。此外,通过光模块通信方式级联组网实现超远距离通信,降低了现场布线复杂度与布线成本。

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TwinCAT主站的EtherCAT实时以太网分析与研究

采用Beckoff公司的TwinCAT软件作为软主站,以赫优讯公司的两款产品作从站,组成EtherCAT实时以太网系统。利用网络分析仪netANALYZER搭建实验平台,对得到的数据报文采用Wireshark网络分析软件进行分析,从而对EtherCAT实时以太网进行研究。

实时工业以太网EtherCAT时序特性分析系统

分析了实时工业以太网的特点,提出一种时序特性分析系统,该系统硬件部分包括数据侦听器和监听计算机;软件部分是安装在监听计算机上的时序分析仪.数据侦听器是以现场可编程门阵列(FPGA,Field-Programmable Gate Array)为核心的硬件单元,主要功能是捕捉被监听链路上的数据帧,提取并封装原始帧的信息生成一个Probe帧,随后转发原始帧和Probe帧到监听计算机.Probe帧是提出的一种专门用于实时工业以太网时序和功能分析的以太网数据帧.时序分析仪解析Probe帧中封装的信息,按照用户设置进行计算统计后,以图形化的方式显示分析结果.最后,构建基于实时工业以太网EtherCAT的实验系统进行功能验证.实验结果表明,时序特性分析系统能够完成对实时工业以太网数据的在线捕捉和离线分析,并能清晰、直观的显示被监听链路和器件时序特性的解析结果.

实时工业以太网EtherCAT系统从站设计

近年来工业以太网发展迅速,实时工业以太网协议EtherCAT是以以太网为基础的开放架构的现场总线系统,作为高性能工业以太网的代表,EtherCAT系统有着低延迟、高更新率和高吞吐量的特性。介绍了EtherCAT的工作原理,提出了系统软硬件设计方案,并实现了以STM32芯片为微处理器和LAN9252芯片为控制器的Ether CAT从站。通过实验对系统的实时性能以及数据精确度进行了测试,实验表明从站设备性能良好。

实时以太网总线从站控制器模型化开发

从站控制器是工业自动化控制系统中实现总线通信、现场传感器采集、电机等执行器控制功能的基础部件。为满足各类工业现场执行器与传感器的使用需求,解决从站控制器硬软件设计繁琐、开发效率低、升级移植困难的问题,通过对典型从站控制器的硬软件构成分析,提出了一种从站控制器的模型化开发方法。建立了从站控制器共性的实时以太网通信处理模型以及实际应用中常见的数字量I/O、模拟量I/O、运动控制、通信接口转换从站的设备控制模型,采用模型代码自动生成与移植方法,在国产硬件平台上实现了从站控制器软件的标准化快速开发。实验结果验证了本文所提模型化开发方法的有效性,为实现国产化从站控制器软件的快速开发和升级移植提供了的有效手段。

EtherCAT实时以太网在卷接机组电控系统中的应用

通过对EtherCAT工业以太网总线技术的研究,根据卷烟机组生产工艺的特点和控制要求,设计了基于IPC-PLC的高速卷接机组电控系统。系统采用工业控制计算机IPC为控制核心,以可编程控制器PLC实现机组的过程控制,通过PROFIBUS-DP总线完成机组各系统间的数据通讯。并利用EtherCAT高速实时工业以太网和TwinCAT实时系统,实现烟支质量检测和重量控制功能。

基于EtherCAT协议现场级实时以太网控制系统研究

针对工业现场级控制对实时性要求越来越高的问题,提出了采用新一代工业以太网协议标准—EtherCAT协议构建现场级控制系统的方案。为了验证方案的可行性,以海洋环境监测应用为背景设计了多路浪高数据采集与控制系统,并在实验室条件下对包括主站和从站的完整系统进行了测试。实验结果表明,该类系统能够实现响应时间为微秒级的实时数据监控,为现场级以太网高实时性监控的实现提供了可行的解决途径。

实时以太网总线控制器设计

在总线式控制系统中,现场总线的传输速率和同步精度是影响多轴协同加工任务完成速度和精度的关键因素。为满足高速、高精制造装备对控制系统现场总线传输速率、同步精度的性能要求,解决工业通信总线信息安全问题,以国产FPGA芯片为平台,设计符合IEEE802.3规范的通用以太网接口电路,构建线型级联网络拓扑架构。通过研究工业控制过程数据与服务数据的通道传输原理,提出了一种通道映射的数据传输方法,使总线数据的传输效率得到提升。采用分布式时钟同步机制,利用时间戳计算网络传输延时和时间偏移,通过对总线控制器进行补偿达到同步控制的目的。实验结果表明,所设计的高精度同步实时以太网总线控制器,在100 Mb/s以太网链路中最小通信周期可达250 μs,网络各节点的同步精度小于50 ns,达到国际先进水平。

基于EtherCAT实时工业以太网的多轴系统同步控制

为实现多轴系统的同步运动控制,课题组提出了基于EtherCAT实时工业以太网的伺服系统设计方案。首先,基于EtherCAT的技术原理进行了系统的整体结构与软硬件的设计;然后,采用LAN9252芯片与TMS320F28379D双核芯片实现从站搭建并基于该双核芯片设计了从站程序,实现了通信功能与伺服驱动控制功能;最后,提出了一种同步方案,利用EtherCAT在分布时钟模式下产生的高精度同步信号精准同步各从站的控制环周期,从而实现运动控制的同步,并在一个2轴系统中进行了实验验证。实验结果表明:该基于EtherCAT的伺服系统可以实现各从站控制环周期的精准同步,使通信数据同步更新。系统能够满足高精度的多轴同步控制要求。

基于EtherCAT实时以太网的48英寸转鼓4WD汽车交流电惯量底盘测功机的设计

根据车辆底盘测试技术的特点,将EtherCat总线系统引入到车辆测试中,开发出基于EtherCAT实时以太网的4WD汽车底盘测功机。通过采用实时以太网技术以及多传感器采集和变频控制技术等多技术相融合方式,构建了汽车功率、排放、滑行、加速、动力等不同工况性能测试的平台。实车测试证明,该测试平台测试结果准确、可靠。

速度400 km/h高速动车组网络系统实时以太网技术应用研究

速度400 km/h高速动车组的研制始于2017年,其网络控制系统基于以太网技术搭建。文中阐述了400 km/h高速动车组网络系统的基本原理及实时以太网技术的应用研究,并对比以往动车组网络系统总线技术分析了实时以太网技术应用的优势所在。

工业以太网EtherCAT的实时性研究

工业以太网EtherCAT以实时性好、拓扑灵活、易于实现等特点得到了广泛应用。实时性是控制系统的重要技术指标之一,研究控制系统的实时性能有效提高网络系统自身的实时性,减少传输过程中的通信延时。研究工业以太网EtherCAT的实时性解决方案,提出基于EtherCAT网络控制系统的通信延时计算方法,通过实验构建一个基于EtherCAT网络的控制系统。计算系统中数据帧形成所需时间,以及从站节点延时、在介质的传播延时及主站接收和转发延时,分析工程中通信延时的各组成部分。实验结果证明,EtherCAT具有良好的实时性,能够满足大部分工业现场的实时性需求。

基于实时以太网技术的船用合并单元装置

船用合并单元装置是船舶电力保护系统现场层重要的采集装置,其现有通信接口对船舶电力系统新的保护策略具有一定的制约。针对实时以太网(EPA)技术的特点,开展实时以太网与船用合并单元的适配技术研究,从硬件设计、软件设计和接口设计等方面介绍设计方案,并详细说明实时以太网接口的适配方案以及数据同步传输的解决方案。为船舶电力系统现场层数据传输引入一种新的网络技术。

基于实时以太网的新型配电监控技术研究

随着综合电力系统的发展,状态估计、潮流计算等电力系统高级应用功能得到越来越多的关注和重视,这些功能对底层电量数据的获取方式和网络传输形式提出了更高的要求。本文针对上述应用需求,提出了一种基于实时以太网的新型配电监控方案,介绍了新型配电监控方案的功能和组成。该方案采用分布式布置,集成化管理设计,应用实时以太网作为控制网络,实现了对配电负载的集中监测和管理,解决了底层配电数据同步性和控制指令传输实时性问题,为综合电力船舶配电监控系统的设计人员提供参考。