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。

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。

EtherCAT总线技术在现代电力电子装置中的应用

随着中国智能电网的发展,电力电子技术在电力系统中得到广泛应用。模块化多电平(MMC)拓扑是目前高压、大容量电力电子装置的主要方案之一,传统集中式控制系统框架的缺点日显。通过对EtherCAT总线技术实时性、同步性、灵活性的分析,针对模块化多电平拓扑的一种H桥级联,提出了一种基于EtherCAT技术的分布式控制系统框架。搭建了9模块H桥级联平台,通过实验证明了EtherCAT总线控制系统的优良性能。根据实践经验,概括了许多应用EtherCAT技术的关键点,该分布式控制系统构建同样适用于其他的模块化多电平电力电子装置。

基于EtherCAT总线的串联型分布式数据采集系统设计

针对海洋工程实验室现场数据采集过程中,数据量大、测点分散、实时性要求高、数据种类不一致的问题,设计了一种基于实时工业以太网EtherCAT总线的串联式数据采集系统;从整体结构、工作原理、主站软件和从站软硬件方面详细介绍了系统的方案设计;在实验水池中,通过采集实际波浪信号对数据采集系统进行了测试;结果表明,系统性能稳定、精度高、实时性好,为分布式数据采集监控系统的研究提供了应用和技术上的参考。

基于软PLC和EtherCAT总线的DELTA2机器人控制系统设计与实现

由于传统PLC需要依赖于特定的软硬件,其硬件、软件系统封闭,系统开放性和扩展性不足,并且现场数据传输实时性不高。针对这些问题,提出了一种利用实时以太网EtherCAT协议通讯,基于PC的软PLC运动控制方案。该方案通讯总线采用分布式时钟技术,使用标准以太网协议,无需专用网卡,便能够实现多轴精确同步控制,适合高速机器人的高精度伺服控制。通过在DELTA2高速并联机器人上的测试分析,结果表明:该控制方案使机器人的运动控制性能得到了很大的提升。

基于EtherCAT总线的六轴关节型机械手研究

六轴关节型机械手是一种新兴的自动化机械装置。国内外都在大力研究发展之中,依据国内的现状,提出了一种基于实时Linux平台下的采用EtherCAT总线的六轴关节型机械手实现方案,其具有结构简单、工作稳定、性能优越、成本适中等特点。硬件以嵌入式工控机、EtherCAT接口运动控制卡、脉冲型伺服单元为主,也可选用支持EtherCAT接口的伺服单元而省去运动控制卡;软件以EMC2数控软件为基础进行二次开发。文中重点论述了软件的设计和运动控制板卡硬件的设计,指出了硬件设计中的电磁兼容性、ARM复位、干扰隔离、ESD防护等问题,并给出了相应的解决方法。通过实践表明,该系统运行效果良好,达到预期目标。

基于EtherCAT总线的簇绒地毯机提花控制系统

为了提高簇绒地毯机提花控制的实时性和通讯速度,将实时工业以太网技术EtherCAT应用于提花控制系统。该系统选择倍福PLC作为主控制器,采用步进电机带动提花轮的提花方式,通过实时改变各步进电机的转速来控制提花轮的喂纱量。提花系统中每根纱线由一个独立的步进电机控制,提花的分辨率精确到了1针,可以织出满幅循环的地毯花型。硬件上设计了基于LAN9252的EtherCAT通讯接口模块和基于STM32F103RCT6的步进电机提花控制器,并在STM32中移植了从站协议栈代码,实现了通过EtherCAT总线对多步进电机的同步群控。