基于ROS和IgH EtherCAT主站的SCARA机器人控制系统

针对在开源软件基础上研制网络化选择顺应性装配机器手臂(SCARA)控制器的需求,设计了一种Linux系统下基于开源机器人操作系统(ROS)和以太网控制自动化技术(EtherCAT)的SCARA机器人控制系统。基于开源IgH EtherCAT主站,开发了IgH用户层程序并移植到Xenomai的实时微内核中,实现EtherCAT通讯。在ROS平台下,通过建立统一机器人描述格式(URDF)模型,结合moveit!实现运动规划和求解,根据ros control的配置开发了硬件抽象节点,利用QT插件设计开发了人机交互界面节点,主要包含人机界面通讯协议、数据库界面、编程界面等模块,并根据不同坐标系下的控制命令开发了相应的命令处理节点。最后,通过对实时任务周期和同步信号抖动时间的测量,以及机器人控制实验,验证了所设计的SCARA机器人控制系统的实用性。

EPICS IOC与EtherCAT设备通信的一种方法

Ether CAT(Ethernet Control Automation Technology)是一种用于工业自动化的实时以太网现场总线协议。通过使用OPC(Object Linking and Embedding for Process Control)Gateway驱动程序实现了EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)IOC(Input/Output Controller)与Ether CAT设备的通信,从而使Ether CAT成为加速器控制系统中对实时性要求很高的高速控制系统的一种解决方案。在简要介绍EPICS、Ether CAT、OPC及OPC Gateway的基础上,对使用OPC Gateway驱动程序实现EPICS IOC与Ether CAT设备通信进行了测试。结果表明,EPICS IOC可通过OPC Gateway驱动程序与Ether CAT设备正常通信。

基于EtherCAT的风力发电机组主控系统设计

机组主控制系统是变速恒频风力发电系统的核心,是机组最佳状态运行和精确控制的保证.计算机控制和网络控制技术的发展使得机组主控系统运行的可靠性和智能化大大提高,通过引入EtherCAT实时以太网控制技术,设计了基于EtherCAT技术的风电机组主控制系统,提高了机组系统的实时控制和数据传输能力,并给出了硬件和软件设计方案.

基于EtherCAT的GOOSE网络可靠性与实时性研究

针对现有通用面向对象变电站事件(GOOSE)网络在可靠性和实时性方面受到交换机数量及性能限制,且存在广播风暴的问题,提出用以太网控制自动化技术(EtherCAT)替代现有GOOSE网络中的交换式以太网技术,并以某智能变电站220kV GOOSE网络为例,详细阐述了基于EtherCAT的GOOSE网络组网原理。在可靠性方面,运用生成树算法,计算和分析了两种不同技术背景下GOOSE网络的可靠度,分析结果验证了EtherCAT可以提高GOOSE网络的可靠性。实时性方面,采用OPNET软件对基于交换式以太网技术的GOOSE网络进行建模和仿真分析,并搭建了基于EtherCAT的GOOSE网络实验平台,利用网络分析仪对其进行GOOSE报文传输时延测试,测试结果表明该网络能够满足IEC 61850标准的实时性要求。

基于EtherCAT的ROS全向移动导航系统

为了缩短机器人全向移动导航系统的开发周期,提高代码复用率和移植性,选用具有良好开源性并采用分布式架构的机器人操作系统(robot operating system,ROS)作为研发平台;鉴于传统总线协议不统一、实时性差及应用较为复杂,提出采用Linux下的IgH主站实现控制器和驱动器之间的EtherCAT(ether control for automation technology,用于控制自动化技术的以太网)通信。首先,选取合适的任务周期并将IgH主站与ROS平台进行融合;然后,对全向移动平台进行运动学建模,建立了URDF(unified robot description format,统一的机器人描述格式)模型和里程计模型,并结合ROS提供的Navigation功能包集,设计了开放性好、代码复用率高且性能稳定的全向移动导航系统。研究表明,该系统结构简单、同步性好、成本低且能有效实现自主精准导航功能。研究结果为实现全向移动机器人的精准控制提供了新方法。

EtherCAT分布式运动控制系统在湿化学设备中的应用

为解决传统控制系统控制结构封闭,兼容性差以及缺乏网络通信功能等弊端,满足湿化学设备在行业应用中的自动化和智能化需求,将以太网控制自动化技术应用于设备控制架构,搭建应用平台,构建适用于湿化学设备的分布式运动控制系统。简化了网络拓扑配置,提高了系统运动控制的实时性,满足设备应用需求,提升设备在行业应用中的适应性和扩展性。

基于IGH EtherCAT多域的过程数据传输方案研究

实验平台采用某公司基于IGH以太网控制自动化技术(Ether Control Automation Technology,EtherCAT)开发的G主站。测试显示,G主站具有良好的实时性和稳定性,但目前不支持传输数据超过一个以太网帧长度时自动分帧。G主站的从站数目过多,总数据量超过一个以太网帧限制后无法由PreOP进入SafeOP的问题,因而不能正常工作。先通过修改某一从站模块增加过程数据量,验证了此主站不能支持自动分帧功能,并提出一种新的数据传输方案来代替目前主站使用的数据传输方案,以解决从站总的数据量超过一个以太网数据帧无法正常工作的问题。

EtherCAT总线在自动印刷机中的应用

高性能自动印刷机的核心之一是控制系统,优秀的控制系统需要高响应、低延时、高可靠性的通信技术。以太网控制自动化技术(EtherCAT)具有高抗干扰、高响应、精确同步、灵活开放的拓扑结构等优点。详细介绍了EtherCAT总线的特点和原理,并利用EtherCAT总线搭建了全自动印刷机硬件系统。经实际使用,系统在速率、准确性、可靠性上均满足要求。

基于EtherCAT的高性能交流伺服控制系统设计

高性能伺服控制系统已从模拟控制发展到全数字控制,性能不断提高,在军用和民用方面具有广阔的应用前景。基于现场总线网络的伺服控制系统因其高可靠性、快速性和稳定性,成为伺服运动控制系统的发展趋势。本文针对高性能伺服控制系统在控制现场需要多个伺服电机并联,组网困难,实时性要求高等使用特点,引入实时以太网EtherCAT技术。阐述了EtherCAT的组成、工作原理及报文协议,设计了基于EtherCAT的高性能伺服控制系统,利用EtherCAT从站接口控制器ET1100和DSP芯片TMS320F2812开发了EtherCAT从站设备,构建了一主多从的EtherCAT网络结构,并给出了系统硬件和软件的设计方案,实现伺服系统的位置控制和实时数据传输。

一种新型射频开关控制卡的设计与实现

传统的射频开关控制卡主要采用通用接口总线进行通信。因通信方式单一,应用范围受到较大的限制。为满足控制卡能在不同主流网络中使用要求,设计以AT91RM9200为核心制作嵌入式硬件平台,在此基础上扩展包括以太网媒质接入控制层接口在内的多种通信接口,同时采用微控制器操作系统第2版本进行灵活有效的软硬件任务调度操作,从而使射频开关控制卡具备高度的功能配置灵活性,实时多任务操作性。实践证明该射频开关控制卡除适用于传统通用接口总线网络外,也能较好地利用以太网等主流网络进行控制信息的收发通信。相比传统射频开关控制卡,应用范围得以有效的扩展。

基于电压与功率前馈的电能路由器储能端口优化控制策略

针对采用双向Buck/Boost拓扑作为电能路由器储能端口时存在的储能端口并网启动电流冲击和离网母线电压波动的问题,提出了一种储能端口电压前馈与负载功率前馈相结合的电能路由器储能端口并离网优化控制策略。该方法通过前馈储能侧电压抑制储能端口的并网启动冲击电流,消除离网下储能侧电压波动对母线电压的影响,同时利用基于以太网控制自动化技术(EtherCAT)的电能路由器快速控制通信单元前馈负载功率,抑制离网下负载突变产生的母线电压扰动,节省电流采样成本。理论分析与实验结果验证了所提优化控制策略的有效性。

基于多CPU架构伺服驱动控制器的研究

论述伺服驱动控制器的实现方法,对ARM+FPGA+DSP架构的多CPU控制器进行具体分析,将其原理和优势展现出来;这种架构控制器系统分工明确,提高了算法的实时性、提高了控制器对外接口Ether CAT的实时性、提高了系统的稳定性。这种架构方案在本公司的伺服驱动器产品中进行了实验,现场的应用取得了良好的效果,体现出这种技术的现实意义。

基于实时工业以太网的晶圆清洗设备控制系统设计

介绍了实时工业以太网的发展历程;对EtherCAT和TwinCAT在硬件拓扑及底层逻辑应用方面进行了分析研究;在硬件上根据接口特性设计了拓扑结构,在软件方面设计了底层逻辑程序模块,并根据底层接口提供了上位机人机界面的设计方法。