基于EtherCAT总线的空间结构点阵自动同步加载系统研发

大型空间结构试验通常具有加载点数量多、覆盖面积广、加载工况较多的特点,传统的加载方法很难兼顾成本适宜、安全高效。该文提出了一种新型空间结构点阵自动同步加载系统,该加载系统采用水作为试验载荷,应用实时工业以太网EtherCAT总线技术,可实现任意比例下多点同步精确加载。加载系统的控制模块、数据采集模块和加载容器可根据试验需要在控制总线上无限挂载和自由分布,具有通用性强、自动化程度高、安全高效、加载耗材清洁廉价的特点。该文详细介绍了该加载系统的原理与组成,以及EtherCAT总线主从式结构下主站和从站的具体实现,并将其应用于马鞍形正交索网结构承载力试验,整个加载过程中荷载稳步匀速增长、数值稳定准确,验证了该加载系统的可行性和准确性。

面向EtherCAT总线的伺服系统误差及插补算法误差辨识方法

目前,工业运动控制中多采用EtherCAT总线进行主站和从站之间的通信,在EtherCAT总线上传输着大量的运动数据信息。基于此,提出一种面向EtherCAT总线的伺服系统误差及插补算法误差辨识方法。此方法通过ET2000和Wire-Shark抓获运动过程中EtherCAT总线上的数据,筛选有效数据生成pcapng文件,再对此文件和运动控制系统的ENI xml文件进行解析获得目标位置和实际位置信息,最后对得到的位置信息进行误差分析。针对各类误差设计了相应的运动轨迹,在机床上对单轴点位运动、两轴插补运动及两轴前瞻插补运动进行了多组运动控制实验,完成了伺服响应滞后、伺服动态性能不匹配、跟随误差、位置到位抖动以及插补算法误差等的辨识,通过此方法可获得单轴的运动控制精度以及多轴运动之间相互配合的能力。

基于EtherCAT总线数控系统的螺纹加工控制方法

螺纹切削切入点的正确性对螺纹高精度加工尤为重要。提出基于EtherCAT工业现场总线数控系统的螺纹加工软件同步控制方法。利用EtherCAT总线从站IO单元测量主轴编码器角位移,采集相对于编码器零点信号,编码器当前所处角度位置的零点偏差脉冲数。在螺纹加工加速阶段根据编码器零点偏差脉冲数,补偿Z轴进给的滞后距离,实现螺纹加工起点精确同步控制,确保螺纹多次重复切削和切削多头螺纹时,切入点的准确性和可重复性。在螺纹插补控制流程中,需要在螺纹加工之前对主轴转速进行稳定检测;提出螺纹加工匀速目标速度计算方法与限制条件;针对单头、多头螺纹、连续螺纹的分度,建立螺纹切削切入点偏移角度计算方法。利用所提方法,在数控车床上多批次加工单头和多头螺纹,并检验工件精度,验证了该方法的准确性、可靠性。

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。

一种基于EtherCAT总线技术的电感信号处理模块设计

电感式传感器作为一种在计量检测领域应用广泛的高精度传感器,使用过程中需要配套相应的电感信号处理模块,对电感传感器的信号进行采集、信号处理、模数转换等操作,当前常见的处理模块都是采用的USB、RS232串口等传统数据传输模式,无法满足当前智能检测领域要求功能部件要可接入工业总线、且具备可扩展性强、配置灵活的特点。针对此类问题,文中介绍了一种基于EtherCAT总线技术的电感信号处理模块设计方案。

基于EtherCAT总线的弯管机多轴运动控制系统设计及应用

多运动轴的三合一弯管机机械系统采用台达运动控制器和威纶通触摸屏的硬件配置,在InoProShop集成编程环境下,为了实现基于EtherCAT总线的多轴交流伺服系统控制,文章对单运动轴定位控制的实现进行了详细设计,并采用速度主轴和从轴同步控制、伺服驱动器限制转矩的控制方案,实现了弯管时送料轴主动送料与被动送料的自适应同步调整。设备可通过校圆校直、开料、管端成型、管材移动、弯管、快速卸料等工序直接将铜管盘料一次加工为成品。实现了全自动生产,可有效提高工作效率,减少操作人员。

基于EtherCAT总线的六维力传感器在线解耦技术

为了克服传统六维力传感器数据采集模块体积大、精度低、缺乏数据处理功能的弊端,设计了一种体积小、精度高、实时性高、采集速度快、采集处理一体化的基于EtherCAT总线的六维力传感器数据采集模块.为了减小六维力传感器的维间耦合,开发了遗传算法优化的神经网络来对实验数据进行离线训练.利用多重随机操作来提高算法的泛化性能,并将训练好的参数移植到微控制器中进行在线解耦.通过单维和六维力传感器加载实验,表明模块可在1 ms之内完成数据的采集及处理;解耦后相对误差在0.85%以下,相对于最小二乘法解耦矩阵计算得到的精度提高了37.1%.

基于EtherCAT总线的分布式测控系统设计

介绍一种EtherCAT实时工业以太网现场总线技术,研究EtherCAT工作原理,通信协议及主、从站实现方法;针对一般工业现场测控需求,利用EtherCAT总线技术,设计基于工控机的主站管理软件和基于FPGA的嵌入式从站软硬件;应用结果表明,该分布式测控系统运行稳定可靠,数据丢失率低,实时性好。

微电网协调控制过程中EtherCAT总线的应用

微电网在联网运行时,一旦主网侧或微电网侧发生故障会引起保护动作跳闸,主电源会随着联网点断路器的跳闸迅速从PQ运行模式切换到V/f运行模式,但由于受到主从控制器之间通信速度的制约,无法达到无缝切换的效果。为解决这一问题,文中提出采用工业实时以太网EtherCAT总线替代传统的以太网Ethernet总线,以提高各控制器之间的通信速度。给出了带有EtherCAT接口的主控制器和从控制器的研制方案,并以EtherCAT总线为通信总线连接各控制器搭建微电网的协调控制系统。该方法提高了主从控制策略的实时性,实现了微电网在故障状态下从联网模式向孤岛模式的无缝切换。

基于EtherCAT总线的微电网协调控制系统

针对微电网协调控制系统要求具备实时性高、信息量大的特点。如果采用传统的以太网总线作为现场总线,则会因为传统以太网实时性不高,造成远方控制策略和就地控制策略之间存在冲突的问题;如果不采用现场总线的方式,使用电缆直接将电气量连接到主控制器的方式,则存在着数字化程度低的问题。EtherCAT总线是一种实时工业以太网,采用主从模式访问控制,具有传输速率快、传输数据量大的特点。通过采用EtherCAT总线作为微电网协调控制系统的现场总线,将主控制器作为EtherCAT主站,将就地终端作为EtherCAT从站。通过这种方法解决了微电网协调控制系统因采用传统以太网实时性不高的缺点,也避免了由于使用电缆直接连接而导致的数字化程度低的缺点。

EtherCAT总线分布式多电机控制研究

针对工业现场多电机控制需求,研究了基于现场总线的多电机控制原理,采用EtherCA工业实时以太网作为现场网络,构建现场与远程测控相结合的多电机控制系统。基于DSP和ESC实现电机控制器与数据采集从站,针对系统中周期性与非周期性控制任务,设计了基于FPGA的嵌入式主站,通过实时操作系统调度控制与采集任务。在系统内,设计授时单元基于DC分布时钟实现网络内从站同步功能,其精度<1μs。基于虚拟仪器技术设计配置管理软件,实现了系统运行参数配置,电机控制参数整定及控制效果图形化显示与评估。应用结果表明,该分布式多电机控制系统运行稳定可靠,且实时性好。

基于FPGA的EtherCAT总线I/O模块设计

EtherCAT是基于以太网技术的一种工业现场总线,具有实时性好、可靠性高、方便管理等优点。为了解决EtherCAT从站国产化问题,提出使用FPGA实现EtherCAT从站功能。在数据帧处理环节改进传统“接收-缓存-处理-转发”的串行处理流程,提出接收、处理、转发交叉同步进行的并行处理流程,使用Verilog HDL语言编写程序,通过仿真和上板运行,实现了EtherCAT总线一主一从的I/O通信功能,经实测满足EtherCAT实时性要求。

基于EtherCAT总线的可编程电源研究

针对可编程电源的应用需求,提出了一类具有并联运行能力的直流可编程电源。以移相PWM作为电源前级,BUCK变换作为电源后级,构成了可编程电源的主电路拓扑;选择高速实时总线EtherCAT作为可编程电源的通信接口,在电源独立运行时作为外部指令输入接口,在电源并联运行时构成网络,作为各电源间的数据交换通道;分析了可编程电源的控制结构,提出了多电源并联运行时的分流方案及输出同步控制策略。对所设计的可编程电源性能进行了评估,得到满意结果。

基于EtherCAT总线的集散式电机软逻辑控制系统设计

针对光路准直工业控制现场,步进电机数量繁多,组网困难,实时性要求高等使用特点,提出了一种基于实时以太网EtherCAT总线网络架构下的集散式电机软逻辑控制方案。用一台PC控制器,结合软件实时内核技术,取代传统PLC,完成了现场多台电机实时运动控制、网络通信及上位监控等多种功能。实践证明,该方案具有组网方便、I/O响应速度快、接线简单等优点,是一种解决步进电机群控问题的最佳方案。

基于EtherCAT总线的发动机压装闭环控制系统的研究

为了提高发动机自动化压装系统的精度和控制性能,按照发动机压装系统的要求,设计了伺服电动缸代替液压缸的发动机压装控制系统。采用EtherCAT总线技术,设备层和控制层通过EtherCAT总线连接,以提高数据传输的快速性、稳定性和准确性。采用基于模糊PID控制的控制算法,通过实时监测压装力和位置实现了压装力-位置闭环控制。

基于EtherCAT总线的拖动示教机器人控制系统开发

针对拖动示教喷涂机器人的示教数据直接用于再现喷涂时存在轨迹不平滑与速度抖动的问题,研究开发了一套示教喷涂机器人的控制系统。阐述了机器人控制系统的总体架构,构建了基于工控PC机与以AM4377为EtherCAT主站的硬件平台,并以工控PC机为上位机,在Windows系统中开发了控制系统的人机交互、示教数据的拟合优化算法、示教轨迹粗插补以及喷枪位姿同步等软件模块,同时以EtherCAT主站为下位机,采用“Linux+Xenomai”的双系统架构,实现了指令传输与处理、示教采样、示教轨迹精插补、EtherCAT主站通讯等功能。最后在某企业进行了喷涂实验,结果表明,采用该系统的喷涂机器人运动平稳,达到了喷涂加工的要求。

基于EtherCAT总线的涂胶机器人控制系统设计

针对塑料产品由于涂胶不均匀导致成品粘合不牢固、不平整的质量问题,提出了基于EtherCAT总线的涂胶机器人控制系统。基于倍福公司EtherCAT技术设计了涂胶可控通信涂胶机器人的控制系统,采用EtherCAT总线实现实时通信;提出了基于LinuxCNC开发的硬件抽象层的主站部分软件体系;从站部分采用倍福公司的通信芯片ET1100和三星公司的从站控制芯片S3C2440A。应用结果表明:该设计可方便进行设备升级,提高了系统的实时性。该系统大幅度提高了设备生产的良品率。

基于EtherCAT总线伺服在机器人上的应用研究

文章就欧瑞传动的EtherCAT总线伺服在六关节机器人上的使用进行了探讨及分析,与脉冲式伺服驱动器相比,总线伺服应用于六关节机器人上接线简单、抗干扰能力更强、调试方便、具备高速数据采集等优点,并简化了操作,提高可行性和易用性,实现了机器人上更优化解决方案,使机器人控制性能进一步得到提高。

基于EtherCAT总线的ROS运动控制器设计与实现

提出一种基于EtherCAT总线的ROS系统运动控制器设计,通过示教方式和人机交互方式实现对机器人的运动控制.最终完成控制器测试实验,分别对示教点动、示教再现及人机交互的方式进行测试,结果表明本设计可以有效的实现SCARA机器人的运动控制.

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 CNC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。研究结果表明:该技术可实现系统的实时信号传输和精确位置控制。