基于X86平台的EtherCAT主站设计

工业以太网现场总线EtherCAT具有高速高效率、同步性能好等优点,被广泛应用于运动控制领域。基于X86平台提出一种EtherCAT主站的设计方案、设计流程与实现流程,并构建了由EtherCAT主站、伺服控制器和伺服电机组成的控制网络。详细探讨了主站内核改造、主站对从站XML文件的解析流程,以及用于EtherCAT主、从精确实时同步分布时钟机制。实验结果证明：所研发的主站实时性稳定可靠,多轴同步误差在纳秒级别,达到了工业应用领域中对EtherCAT主站性能的要求。     

基于EtherCAT的多轴运动控制系统设计

针对多轴控制系统中的同步性问题,设计了一款基于EtherCAT的多轴运动控制系统,并提出了对主站和从站均采用实时操作系统的解决方案。对于EtherCAT主站,在嵌入式平台上,构建了基于Xenomai-Linux和Etherlab的主站方案,人机界面使用Qt来编写,EtherCAT从站采用的是u C/OSIII实时操作系统,通过抢占式内核保证了从站之间的数据实时性。通过主从站的双实时设计方案,保证了系统中多轴之间的同步性。实验结果表明,基于双实时操作系统的EtherCAT运动控制系统,连接便利,同步时间在微秒级别,具有很好的实时性。     

EtherCAT冗余技术在多轴网络运动控制系统中的应用研究

EtherCAT是一种新型实时工业以太网总线.研究了EtherCAT工作原理、通信协议、性能和冗余技术.设计了基于EtherCAT冗余技术的多轴网络运动控制系统,采用TwinCAT作为主站,利用ET1100和TMS320F28335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,以实现伺服控制和实时数据传输.     

基于CoDeSys的可重构的焊接自动化控制器

针对焊接过程对焊接工装运动控制平台和等离子焊接电源智能控制的要求,构成基于PC的开放式可重构控制器。根据开放式可重构控制系统架构的特点,控制器的设计以CoDeSys控制软件和实时工业以太网EtherCAT技术为核心,使得控制器兼具开放式、模块化、标准化、网络化。并将可重构控制器重构为包括五轴焊接工作台和变极性等离子焊接电源的智能控制器,利用控制软件设计控制器的多样化运动控制功能和对焊接电源的智能控制,设计合理的可视化操作界面。硬件执行层则通过倍福端子式总线模块搭建控制从站,完成对执行电机,串行通讯和系统扩展I/O的控制。实验证明,焊接自动化控制器能够完成工作台的单轴点动控制、多轴联动、插补运动、轨迹路径规划等功能,完成对变极性等离子焊接电源的参数设定和智能控制,并且控制器具有实时性好,运动轨迹控制精度高,焊接参数传输准确等特点。     

基于EtherCAT总线的分布式测控系统

网络化、分布式是现代测控系统的发展方向。设计一种基于EtherCAT总线的分布式测控系统,系统为一主多从结构,主站采用软控制器TwinCAT实现,为从站设计了测控系统通信及控制卡,实现了EtherCAT通信和多种信号的多通道输入测量及输出控制功能。实验结果表明:该系统具有信号测量及控制精度高、实时性好、扩展方便的特点。     

基于EtherCAT的磁悬浮电主轴通信系统设计

为满足磁悬浮电主轴快速且确定的通信需求,文章设计了一套通信周期很小的实时通信系统。为了保证系统实时性,通信系统采用EtherCAT实时以太网协议,在实时Linux系统RTAI上实现系统的主站,在FPGA上实现系统的从站。最后搭建了实验平台对设计的通信系统进行了功能验证和实时性能的测试。实验结果表明设计的通信系统能够正常处理EtherCAT协议,能正确地在主站与从站之间交换数据,能准确地获得磁悬浮电主轴的位置电流信号,并且具有优异的实时性能,最小通信周期可以达到20μs。     

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.     

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。     

EtherCAT时钟同步技术的研究

为了解决工业控制领域中分布系统的同步问题,基于EtherCAT网络线形拓扑结构,分析了EtherCAT分布时钟的同步机制和主从站间的通信时序,深入研究了SYNC信号周期与发送同步帧的时间间隔的稳定性对同步质量的影响。设计了基于ARM的分布时钟的主站同步算法及仿真程序,并在搭建的测试平台上进行测试。测试结果表明,EtherCAT同步精度足以满足同步性的需求。     

基于PC＋NC型体系结构的高性能数控系统的研究

本文详细介绍了一种以DSP为核心的多轴运动控制器PMAC卡，描述了其结构及功能特点。在此基础之上，进一步探讨了基于PMAC多轴运动控制器的开放式、高性能数控系统的研究和开发，并给出了系统软、硬件结构图。     

基于分时复用策略的EtherCAT从站IP核设计及实现

在分析工业以太网EtherCAT协议基础之上,针对现今EtherCAT从站采用专用ASIC或者商用IP核实现的成本高、不灵活等问题,提出了一种基于通用FPGA的实现方法。该方法根据数据帧驱动特性的分时复用策略,将EtherCAT从站IP核中的各个功能模块任务进行分类,利用FPGA的并行特性进行模块任务的串并行调度,实现了在无数据帧缓存的条件下EtherCAT从站IP核。实验结果表明,基于该方法设计及实现的IP核不仅具有良好的兼容性和稳定性,还具有更为优良同步特性和快速响应特性。     

VPPA穿孔立焊机器人系统的运动学建模

建立3+1轴直角坐标型焊接机器人和二轴倾斜/回转变位机的运动学模型。采用三点定位法并结合齐次变换矩阵的特性,得到焊接机器人偏转轴、变位机倾斜轴及回转轴的安装位姿描述矩阵,进而得到了焊接机器人运动学正解及逆解、变位机正解。根据VPPA焊接立向上姿态的焊缝坐标系特点,计算了变位机倾斜角及回转角。以倍福工控机为主站,并使用实时工业以太网Ether CAT作为通讯手段,连接高精度伺服作为运动控制从站,依据本研究建立的运动学数学模型进行算法编程,下载到工控机,示教后进行了焊接轨迹行走实验,结果验证了运动学模型的有效性。     

基于LAN9252的伺服驱动EtherCAT通信接口实现

为了实现伺服驱动器EtherCAT工业以太网通信接口功能,提出了一种基于LAN9252与STM32F407硬件方案,结合EtherCAT与CANopen DS402伺服和运动控制行规实现该接口的方法,给出了软件设计过程。基于TwinCAT主站软件,搭建伺服驱动EtherCAT通信接口测试平台,验证接口功能,对实时性、稳定性与同步性进行分析。测试结果表明:实现了EtherCAT通信,报文刷新时间为16.55μs,同步脉冲抖动为5ns,丢包率与出错率为零,满足伺服驱动实时性、稳定性与同步性要求,该方法可行。     

多轴模块化开放式激光切割机床数控系统软件开发

分析激光切割机床数控系统进行加工过程中的主要任务并合理划分各功能模块,通过主线程的调度机制保证各任务模块的协调运行。利用工控机和运动控制卡搭建硬件平台进行多轴模块化开放式激光切割机床数控系统开发,对上、下位机完成任务的实时性进行分析。对系统的软、硬件结构及软件开发中的的关键技术进行阐述,并开发出相应的人机交互界面。实验证明,该系统满足现代激光切割数控机床对多轴模块化开放式数控系统的要求。     

基于EtherCAT网络的三轴伺服控制系统设计

文章以实时以太网EtherCAT技术为基础构建网络结构,组建了一个三轴并联高性能伺服控制系统.硬件设计方面选用了施耐德Ser系列伺服电机和Lexium17D系列伺服驱动器,以及德国倍福公司的ET1100设备系列的运动控制器.软件方面使用Unilink和TwinCat提供运动控制程序运行平台.此系统实时性好、组网简单,可用于复杂加工控制领域中的高性能三轴联动伺服控制.     

基于DSP的刀具测量仪运动控制系统研究

搭建"PC+运动控制器+步进电机"嵌入式刀具测量仪控制系统,对刀具测量仪运动控制系统进行研究,进行刀具测量仪运动控制系统的总体框架和控制算法分析。提出X、Y轴运动模块采用导轨、滑块和导轨副,Z轴移动采用步进电机和滚珠丝杠结构,视觉模块采用CCD数码相机采集图像信号,控制系统采用固高GTS系列运动控制卡的方法,上位机控制软件通过运动控制卡驱动各轴步进电机,利用改进的PID控制算法和S形速度规划方法,完成预期的轨迹规划。     

基于DSP的EtherCAT分布式伺服运动控制系统设计

充分利用EtherCAT拓扑结构灵活,配置简单,数据传输高速高效,实时性、同步性好等优点,以及TMS320F28335 DSP芯片丰富的外设功能,设计具有EtherCAT网络接口功能的从站设备,构建EtherCAT分布式伺服运动控制系统,并提供了系统硬件及软件的设计方案,可实现位置控制、速度控制、转矩控制3种伺服系统控制模式和实时数据传输。     

四轴转台系统软件功能设计

以四轴转台系统的软件设计为例,介绍通用运动控制系统的设计,利用固高四轴运动控制卡和运动控制设计平台,对实现转台运动控制系统的基本功能进行了设计,包含系统的初始化、轴的位置控制和原点定位等功能.最后经过运动控制实验,证明系统能够实现预期功能,并且稳定可靠.     

基于PIC24HJ128GP506的EtherCAT从站的设计

为实现EtherCAT以太网的高实时性和高速率,提出了一种使用德国BECKHOFF公司的从站开发板FB1111-0141和PIC24HJ128GP506单片机所组成的从站设计方案。微处理器与从站开发板FB1111-0141使用SPI通信方式,通过对主站和从站的配置,研究结果表明:系统最终运行稳定,EtherCAT能够实现通信。     

基于DSC和FPGA的运动控制卡设计

针对四轴运动控制卡进行研究,设计了一种基于数字信号控制器DSC和FPGA双核架构的四轴数字量和模拟量运动控制卡;开发了数字脉冲输出模块、模拟量模块、标志位模块、编码器接收模块及接口电路等硬件;基于开发的硬件系统,实现了运动控制粗精两级插补算法,粗插补采用数据采样算法,精插补采用数字积分法,完成了控制卡软硬件调试。实验结果表明:控制卡实现了步进电机和伺服电机的多轴精确位置控制,性能稳定,可以满足多数工业场合应用。