基于EtherCAT的分布式测控系统设计与实现

针对传统现场总线应用在现代测控系统领域存在的数据传输实时性差、系统扩展复杂的问题,在EtherCAT总线的基础上,设计了一种分布式测控系统。系统由主站和从站2部分组成。主站包括TwinCAT软件和基于Qt框架设计的上位机人机界面;从站包括EtherCAT通信和测量控制2部分的硬件电路和软件设计。两个从站串联相接与主站进行通信测试,使用Wireshark对通信数据帧捕获并分析。实验结果表明,系统数据传输实时性好,测量及控制精度高,扩展性强。     

基于EtherCAT和多线程的压装系统优化

针对基于现场总线的压装系统数据传输实时性差、性能不足的问题,基于EtherCAT和多线程,设计了一种压装系统。系统由主站和从站串联组成。主站包括IGH EtherCAT Master和基于Qt框架的压装系统;从站包括采样模块XMC4800和伺服驱动器MADHT1505BA1,利用Wireshark等工具对系统的传输速率、稳定性和负载进行了测试。实验结果表明:数据传输具有较好的实时性,系统具有较好的稳定性。     

基于EtherCAT技术的多轴运动控制系统

以EtherCAT通信技术为基础,设计了一种基于ARM和FPGA双核的EtherCAT总线式多轴运动控制系统。提出了STM32作为系统管理芯片,通过SPI通信控制ET1200从站控制芯片实现EtherCAT总线从站通信功能的解决方案;并采用FPGA作为协处理器,完成运动控制算法的实现和执行。完成了运动控制系统的硬件电路设计和软件开发,并制作了样机。经试验测试,实现了EtherCAT总线通信功能,采用TwinCAT完成了闭环运动控制,并且可以独立工作实现运动规划,满足工业控制工程中的应用要求。     

航空涡轴发动机主轴轴承试验台测控系统设计

测控系统是试验台建设中的重要组成部分。针对航空涡轴发动机高速轴承试验台,设计了一套高效、高稳定性的分布式测控系统。该系统包括测试和控制2部分:测试部分利用Compact DAQ系列数采平台周期性采集外部信号,在LabVIEW开发环境下编程实现数据采集、分析、记录等测试功能;控制部分采用S7-300系列PLC,使用STEP 7、Win CC软件完成试验转速、载荷等参数控制以及联锁保护等功能。利用OPC技术,通过工业以太网实现LabVIEW平台与PLC数据交互,从而保证测试与控制同步运行。目前,该试验台已投入使用,用于航空发动机轴承性能和疲劳试验,系统运行稳定、可靠。     

基于视觉检测和EtherCAT总线的控制系统设计

为提高控制系统的实时性能,降低控制系统成本,增强运动控制与视觉检测的融合,在Windows系统下通过Kithara实时套件,设计搭建一套基于视觉检测和EtherCAT总线的控制系统,控制系统分为图像处理模块和EtherCAT主站模块。该系统由工业相机采集图像信息,经加载在实时内核中的开源图像处理库OpenCV处理后确定位于共享内存中的运动控制指令,控制指令通过EtherCAT主站传输到EtherCAT从站控制工作台运动。实验结果表明,该系统能够快速、稳定地接收、处理图像并实时控制工作台运动。为视觉检测与EtherCAT总线结合提供一种借鉴。     

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。     

开源IgH EtherCAT主站在LinuxCNC开放式数控系统中的应用研究

为了实现成本低廉,设计便捷、灵活、易扩展的数控系统,搭建基于EtherCAT通信总线与PC机的纯软件数控系统,并对该系统的实时性能进行了试验测试。以低成本工控机作为上位机,并集成好开源数控系统LinuxCNC软件的Linux RTAI(Real-Time Application Interface)实时操作系统,下载搭建EtherCAT主从站通讯框架,实现了PC上位机即EtherCAT主站与伺服驱动器即EtherCAT从站之间的通信,完成多轴数控系统测试平台的搭建。运用WireShark软件进行数控系统的实时性测试。实验结果表明,该数控系统的平均传输时间为47.7μs,最大值为779μs,最小值为0.2μs。很好地满足了数控系统要求响应时间在1 ms及以下的实时性要求,因此该方案集成EtherCAT的LinuxCNC可以用于工业机器人与通用数控机床等自动运动控制系统。     

基于PC及TwinCAT3 PLC的开放式数控系统设计与实现

针对数控系统高精度,实时性,智能化要求高的特点。设计并实现基于PC及TwinCAT3 PLC的EtherCAT实时以太网开放式数控系统。数控系统在基于PC的上位机中通过MFC设计人机交互界面,实现非实时性功能模块开发。在基于TwinCAT3 PLC的下位机中,利用ST编程语言实现实时性功能模块开发。上位机与下位机之间通过ADS通讯实现数据交换,下位机与伺服控制系统之间通过EtherCAT实时以太网总线通讯。该数控系统避免了EtherCAT主站和从站通讯系统的设计与开发,系统稳定性及可靠性较高;在TwinCAT3 PLC中自主开发实时位置控制算法及速度优化算法,避免了使用TwinCAT3 NC、CNC标准模块带来的附加成本,系统具有较高开放性。数控系统在PLC中利用COE(CANopen over EtherCAT)协议中的CSP(周期同步位置模式)控制模式实现了两轴直线及圆弧实时位置控制,系统通讯周期达到1ms,各从站伺服驱动器时间同步误差小于1us,满足数控系统实时控制的要求。     

基于EtherCAT的五自由度机械臂控制系统研制

对自行设计的五自由度机械臂进行了运动学分析。为了实现对机械臂控制的实时性和可扩展性,研制了一种基于以太网控制自动化技术(EtherCAT)总线通信的机器人控制系统,采用ACS公司的SPiiPlus软件作为软主站,以ACS公司的两款基于EtherCAT的数字伺服驱动器UDMmc、UDMlc和Beckhoff公司的EK1100耦合器模块作为从站组成EtherCAT实时系统。对EtherCAT的主从站进行了一系列配置,并在五自由度机械臂平台上验证了轨迹规划的平稳性和系统的稳定性、实时性。     

CAN总线在发动机台架自动测控系统中的应用

发动机台架试验是发动机性能测试的主要手段,采用以计算机控制的发动机台架试验自动测控与监测系统是其发展的必然趋势。应用CAN总线技术开发了的发动机台架自动测控系统,简化了系统结构,有效提高了测试水平和效率。系统主要由控制节点、数据采集节点和PC节点组成。数据采集节点采集系统的控制参数,并将参数分别传送到PC节点,用于显示测试进程,传送到控制节点用于控制。系统工作稳定、控制实时性好、数据传输可靠。     

EtherCAT嵌入式主站的同步控制性能分析

随着机械制造自动化对同步要求不断提高,EtherCAT的应用越来越广泛。在重点研究EtherCAT分布时钟机制的基础上,提出了基于实时嵌入式系统μC/OS-III完成主站的方案。主站对从站的传输延时、初始偏移进行测量,多次读写从站寄存器,待从站同步误差满足阀值后发送同步激活信号,最终实现主站的同步控制技术。最后搭建一个测试系统,读取从站设备时钟漂移寄存器和同步信号SYNC0启动时间寄存器的值并进行分析,结果表明了EtherCAT嵌入式主站精度高、稳定性强的同步控制性能。     

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。     

基于EtherCAT和遗传-BP神经网络的等温锻造电液伺服系统优化研究

针对等温锻造电液伺服系统有限滑块行程内锻造载荷和滑块速度控制精度低、横梁调平状态不稳定等问题,提出了一种基于EtherCAT和遗传-BP神经网络的等温锻造工艺参数优化控制系统。利用LabVIEW设计了主站监控界面,配置了各模块间通信协议,用ActiveX设计了遗传-BP神经网络与LabVIEW间通信接口,通过UDP/IP在LabVIEW和EtherCAT从站间交互实时监控数据,利用仿真模拟了非线性模型的优化精度,并实时监控了柱坯等温锻造过程的横梁状态。研究结果表明:经遗传-BP神经网络算法优化,载荷和滑块速度的整体控制误差低于2.5%,EtherCAT从站反馈的横梁调平状态稳定,有效改善了等温锻造电液伺服系统存在的问题,提高了材料利用率和锻件成型质量。     

多路热动力试验台测控系统的设计与研制

多路热动力试验台所需控制的各参数存在时变性、非线性、强耦合等问题,设计了一种基于专家系统的热动力试验台测控系统。测控系统采用了分布式控制系统,分析了测控系统的硬件和软件结构,引入专家系统的控制方法,建立知识库和推理机,模拟专家经验利用知识进行推理,从压力稳态控制和温度梯度控制2个实验,分析了专家控制方法。试验结果证明:基于专家控制的测控系统能保证精度控制要求,目前该测控系统已通过专家验收并投入运行。     

传动轴橡胶护套试验系统中转速测控系统设计

汽车传动轴橡胶护套的性能直接关系到汽车的安全行驶,也直接影响人们的生命安全,本研究在于满足系统技术要求的高速实时的并行闭环控制系统。在系统中,设计了基于DSP的高速传动轴转速测控系统。利用DSP输出可控的PWM波,从而进行转速控制。转速测控系统主要包括转速测量单元、转速控制单元和电机驱动控制器。研究设计了一个传动轴橡胶护套试验系统,通过模拟传动轴高温、高速的工作环境来测试橡胶护套,为用户提供橡胶护套的性能测试结果。     

基于EtherCAT的多轴运动控制器研究

研究了EtherCAT技术的原理、技术特点、性能以及EtherCAT主站和从站的实现方法。并在此基础上实现了一种基于EtherCAT的多轴运动控制器,用于数控设备和工业机器人的控制。     

基于ARM9的工业以太网EtherCAT从站设计

介绍了EtherCAT的通信原理和相关功能模块,设计了一种基于ARM9的EtherCAT从站,并按照功能模块详细介绍了从站的软、硬件设计。最后提出了一种基于此平台实现两个EtherCAT网段时钟同步的解决方案。     

基于LabVIEW的汽车轮速传感器测控系统设计

针对目前汽车轮速传感器在线测试系统效率低等问题,设计一种基于LabVIEW的汽车轮速传感器的测试系统,利用LabVIEW进行自动控制采集点位置,在不同的采集点对传感器的各项性能指标自动进行检测,实现测控系统平台中控制策略生成、画面监控、参数设置、参数趋势显示、对测试过程和步骤进行自动化控制、对测量数据进行实时采集、分析筛选、实时显示、存储回放、自动判断等功能。该平台实现多频率、多型号汽车传感器和齿轮的测试,是个开放的测试系统,具有很强的升级扩展能力。     

光电红外成像消旋系统测控技术研究

针对某光电红外成像消旋系统检测项目的需求,设计完成了一套基于PCI总线的自动化测控系统。该系统以旋转变压器和RDC组成轴角编码器,通过数据采集卡实时采集角度数据,再经实时滤波算法和信号变换,显示消旋角度。测控系统采用了积分分离的PID控制方法,驱动直流力矩电机完成消旋功能。该测试系统已成功应用于某光电红外成像消旋系统的维修与测试工作。试验结果表明,本系统设计合理,工作可靠,自动化程度高,具有较强的实用性,满足了自动化测控系统结构化、通用化、模块化的设计要求。     

后处理封装总成离线测试装置设计

柴油机后处理封装总成试验是后处理系统开发过程中的重要环节,通常基于发动机台架进行试验。由于发动机台架系统结构复杂,试验成本高,对于批量验证或批量生产后的后处理样件,往往需要耗费较多资源,并且试验过程的一致性难以保证。针对这些问题,设计了一种后处理封装总成离线测试装置。通过模拟产生发动机特定工况下的尾气,用来进行后处理封装总成的性能试验,试验系统由控制单元、进气系统、硝基甲烷喷射系统、混合器及熄焰装置、尿素喷射系统、背压调节装置、测试装置、尾气处理装置、进气流量计、NOx传感器及温度传感器等组成,一套装置可以覆盖不同排量“国六”后处理催化消音器试验,避免发动机一致性对试验结果产生的影响。通过进行氮氧转化效率测试和世界统一稳态标准测试循环（WHSC）测试,并与发动机台架测控系统试验结果进行对比。试验结果表明,该装置可以有效模拟发动机实际运行状态,并具有较好的一致性。相对发动机台架测控系统,更加灵活、方便、成本低。