一种EtherCAT主站存取网络结构设计

针对EtherCAT主站存储和读取网络结构信息较为复杂的问题,设计一种先将网络结构信息与源代码分离,之后再将这些信息集成到可执行程序文件内部的方法。该方法在网络设计阶段通过配置软件将从站型号信息、型号索引、设备选型信息保存为文本文件;在软件构建阶段将上述文件与源代码一并处理生成程序;程序运行后通过型号索引直接寻址查询到设计方案中从站的ID,通过ID、从站数量对比实际部署的网络结构与所设计的方案是否一致。经测试验证,程序中存储的从站型号信息、型号索引及从站选型信息完整正确;在线检查网络结构功能可高效查询到方案中每个节点的型号信息并对比型号是否匹配。该方法实现简单且运行高效,有效降低主站和配套的网络结构设计工具的开发难度,同时改善了EtherCAT主站产品的用户体验和经济效益。

双系统冗余热备EtherCAT主站的设计与实验

EtherCAT总线技术凭借低成本、高性能的优势已广泛应用于工业控制领域。针对目前EtherCAT主站产品普遍无法同时满足线缆冗余和热备份运行,设计了一种双系统冗余热备主站方案。该主站设备由2个主站模块与1个冗余控制模块协同工作,主站模块负责控制网络中的从站设备,冗余控制模块在监视主站模块并仲裁其激活/备用状态的同时还通过其内部网口切换组件控制仅激活的主站模块接入网络。方案中主站模块基于龙芯微处理器设计,冗余控制模块基于意法半导体微控制器设计,所选用的主要软件如实时操作系统(SylixOS,RT-Thread)以及协议栈(SOME,libmodbus)均为开源产品。最后对所设计的主站设备进行测试验证,结果证明该主站功能完整性能优秀,既保留了线缆冗余机制还实现了双系统冗余热备份运行,能够在激活系统故障后毫秒级时间完成系统切换,可靠性满足大多数工业控制应用场景对主站控制器的要求。

基于EtherCAT总线的Modbus-RTU主站网关设计

EtherCAT在国内工控领域被广泛应用,国内许多工业现场采用EtherCAT总线作为控制系统总线。Modbus也是一种标准开放的通信协议,许多仪器仪表、传感器、变频器支持Modbus协议,作为Modbus从设备被大量地应用于工控现场。为了解决工控现场EtherCAT总线与Modbus设备通信问题,设计了一种基于EtherCAT总线的Modbus-RTU主站网关模块,实现EtherCAT总线与Modbus协议的转化。该模块对外支持2路RJ45接口和1路DB9接口,其中RJ45接口支持EtherCAT协议,DB9接口支持Modbus-RTU主协议。模块通过2路RJ45接口灵活应用于EtherCAT网络中,可以配置链型和环型拓扑结构。

基于FPGA的高性能硬件EtherCAT主站研究

随着技术的不断进步,高端应用场合对EtherCAT主站的性能提出了越来越高的要求。传统的软件EtherCAT主站使用Windows或Linux操作系统实现,主站的性能和稳定性完全依赖操作系统的实时性,且主站的抖动一般为微秒级别,不能满足高端应用的需求;同时,传统的时钟同步算法以第一从站的时钟作为系统时钟,具有一定的局限性。对此,文章首先对目前EtherCAT主站研究的现状进行阐述;然后提出了一种基于FPGA的硬件EtherCAT主站方案以及一种基于FPGA主站时钟的DC同步算法,并对硬件EtherCAT主站实现的方法进行了描述;最后采用6台通用伺服驱动器作为从站设备,对主站系统进行了实验验证。实验结果表明,所设计的主站通信数据帧抖动仅为5 ns,且搭配本文所述的时钟同步算法,各从站间同步信号SYNC0中断实时同步,能满足各高端应用场景的需求;同时由于FPGA代码的可移植性,该主站可灵活应用于不同的硬件平台,具有很强的工程指导意义。

基于小型PLC的EtherCAT主站系统设计与实现

目前市场上小型PLC控制器由于早期技术、成本原因,一般不支持EtherCAT总线通讯;但工业现场越来越多传感器、扩展模块采用EtherCAT接口,对PLC控制器的EtherCAT通讯需求日益迫切。针对上述问题,在现有小型PLC控制器软硬件基础上,提出了一种基于IgH EtherCAT Master开源协议栈,快速构建EtherCAT主站系统的方法。最后,在NA300小型双网囗PLC上进行实践测试,实现了EtherCAT通讯接口扩展,满足了现场需求。

EtherCAT协议芯片与单片机通信系统的研究

EtherCAT是基于标准的以太网技术,具有灵活的网络拓扑结构,系统配置简单,具有高速、高有效数据率等特点,其有效数据率可达90%以上。PIC系列单片机和EtherCAT协议芯片通过SPI串行通信方式进行连接,实现基于Ether-CAT协议通信系统的基本通信功能,解决了传统以太网的介质访问控制方式不能满足工业现场实时性要求的问题。系统测试实验表明,系统通信准确,运行稳定,而且通过分析系统通信过程中的报文可知,系统的通信完全符合EtherCAT协议的要求。

EtherCAT主站与主站通信协议的研究与实现

EtherCAT是目前最高速的工业现场总线网络。由于其高带宽利用率,低堆栈延迟、低交换机延迟等优点,近些年被广泛应用于数控机床系统。为满足EtherCAT主站间的通信,进一步扩展EtherCAT组网功能,为构建EtherCAT工业复杂网络提供技术支持,在不影响原有主站与从站通信功能情况下,设计了支持主站与主站之间通信的新协议,扩充IGH开源驱动功能,在AM3358处理器硬件平台上实现了EtherCAT主站与主站的通信。分别在实时RT-Patch linux系统和原生linux系统中对设计方案进行测试,结果表明该方案运行稳定且可以满足主从、主主之间相互通信,满足了工业组网需求。为实现EtherCAT数控系统复杂网络的建立和大数据的快速采集,解决了主站与主站之间通信的关键问题。

基于INtime的EtherCAT实时采集系统主站设计

为了满足EtherCAT网络通信的高实时性,提出了一种新的主站程序设计方案;基于Windows XP系统扩展INtime实时核的开发环境,使EtherCAT网络主站能够实现实时通信的要求;首先,介绍了EtherCAT网络的体系结构,然后,在分析INtime实时核扩展原理及EtheCAT网络通信原理的基础上,对主站功能模块进行了详细的划分,并给出了基于INtime实时系统的主站程序具体设计方法;最后,采用EtherCAT从站平台―高速多功能信号测试仪,验证了基于INtime的实时主站的功能,并对系统进行了测试分析,给出了实时性能测试的结果;实验结果表明设计的多功能采集系统主站具有高的实时性和可靠性特点。

基于ARM+FPGA的EtherCAT主站设计及实现

为解决实时工业以太网协议Ether CAT应用于嵌入式主站控制器所产生的实时性和稳定性等问题,首先研究了Ether CAT主站控制器在Ether CAT网络控制系统中的功能需求,分析并提出了实现嵌入式Ether CAT主站的架构,然后针对上述架构设计了基于ARM+FPGA的Ether CAT主站实现的硬件方案,并设计了基于Xenomai补丁的实时Linux操作系统的软件实现方案,最后搭建了互联互通的互操作性测试平台,实验结果表明,该主站控制器具有Ether CAT标准协议的兼容性、极高的实时性以及稳定性。

工业以太网现场总线EtherCAT及驱动程序设计

EtherCAT是一种新型的实时工业以太网现场总线。文章介绍了EtherCAT技术的原理、技术特点、性能以及EtherCAT主站和从站的配置方法、主站和从站驱动程序设计技术等。

一种基于双主站的EtherCAT总线列车运行控制系统架构设计

列车运行控制系统要求硬件具有高度的安全性和可用性,而且列车运行控制系统需要控制和采集的信号越来越多,架构越来越复杂,对于时间的要求也越来严格。一般的硬件总线,如PCI总线,以太网等难以满足要求。EtherCAT总线作为一种实时以太网,支持各种拓扑结构,可以方便的挂载各种板卡。但是一般EtherCAT不支持双主机的架构,难以满足列车运行控制系统对于安全性的要求。本文设计一种双EtherCAT主站的架构,满足了列车运行控制的要求。

基于EtherCAT总线的伺服运动监控系统设计

针对传统基于串口通信总线的伺服运动监控系统传输速率低、传输距离近、误码率高的问题,研究了实时以太网Ether-CAT(Ethernet for control automation technology,应用于控制自动化的以太网技术)技术的原理及其主从站的实现方法,在基于Windows架构的实时操作系统扩展RTX(real time extension,实时操作系统扩展)平台上,应用该技术成功的实现了一种新型的伺服驱动器测试监控系统。实验结果表明,该系统能够满足监控系统大数据量数传、高实时处理以及抗干扰能力强的要求。

基于Linux-RTAI的EtherCAT主站研究

工业以太网EtherCAT具有很好的实时性。为了进一步提高工业控制的实时性,本文创新性提出了基于Linux-RTAI的EtherCAT主站新架构;同时,详细阐述了其工作原理。最后在凌动D520工控机上进行测试,实验结果表明该架构具有极佳的实时性,非常适用于高实时控制场合。

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。

基于ZYNQ平台的EtherCAT主站设计及实现

EtherCAT主站具有高实时性和同步性的优势,在高端工业数控系统中应用广泛.传统的EtherCAT主站采用基于PC实现的方式,存在功耗高、体积大、不开源的缺点,使用成本高昂.针对这些问题,提出一种基于ZYNQ-7000平台的嵌入式主站方案,首先用Vivado搭建ZYNQ平台的硬件架构,其次用实时补丁Xenomai构建Linux实时系统,并移植Ig H EtherCATMaster开源协议栈到Xenomai/Linux系统中,将移植后的Linux系统嵌入到ZYNQ平台的CPU0中,从而建立EtherCAT主站.实验结果表明,该主站能稳定执行周期任务,且通信抖动控制在±10μs以内,相对传统PC主站具有实时性好、功耗低、稳定性强的优点,且采用开源架构,成本更低.

基于Linux嵌入式平台BeagleBone Black的EtherCAT主站设计

Ether CAT是一种开放的实时以太网通讯协议,提出了一套完整的Ether CAT主站设计方案,旨在进一步提高工业控制实时性。其中,选用基于AM3358处理器的Beagle Bone Black作为Linux嵌入式开发平台,并且在该平台上运行集成Xenomai实时补丁的Linux操作系统,然后在操作系统上构建Ig H Ether CAT Master for Linux开源框架,最后基于这套开源框架进行应用层程序的设计,完成整套主站设计。实验结果表明,同步误差控制在ns级的水准,报文的传输时间在μs级,可以满足工业控制系统对实时性的要求。

基于EtherCAT的机器人教学实验平台设计

为提高机器人实验教学的效果和降低实验平台的成本,设计并实现了基于EtherCAT技术的机器人教学实验平台。该平台由运动控制主站和从站两部分组成,主从站之间采用EtherCAT总线进行通信,使机器人设备能够快速接入从而实现灵活的拓扑结构。主站运行在PC端,主要由SOEM主站通信、G代码解析、运动学求解、机器人组件管理等模块组成,平台中由PC主站来实现机器人控制的主体部分;控制从站由STM32微处理器和LAN9252从站控制器搭建,可以接收主站发送的控制指令驱动机器人动作,并收集从站状态信息和传感器信号反馈给主站。应用实例表明,该平台功能完善,灵活度高,适用于多种不同的机器人实验场景。

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总线在数控系统中的应用

文章首先对应用EtherCAT的数控系统相关知识进行介绍,然后针对引入EtherCAT的数控系统的实现,提出了一种基于EtherCAT技术的实时通信及PC控制的可行系统方案,构建了EtherCAT主从站网络结构,并详细分析了EtherCAT主站与从站的软硬件设计。

机器人力控关节EtherCAT通信系统设计

针对力控关节高速通信的需要,设计了通信速率可达100 MHz的工业以太网通信总线(EtherCAT)的通信系统,分别从EtherCAT原理、主从站结构以及主从站软硬件方面进行介绍,并利用ET1100和FPGA为核心的芯片搭建了一套EtherCAT通信系统。进行实物测试显示,系统性能稳定可靠、通信速率高、实时性好,可以实现力控关节高速通信的需求。