以太网下的基于FPGA的时钟同步策略

以太网现场总线技术在高速、高精度、多轴数控加工中具有巨大应用价值,其中分布式时钟的同步精度对加工轨迹和加工精度有着严重的影响。提出一种基于FPGA的以太网现场总线的时钟同步策略。依据IEEE1588原理,阐述了基于FPGA可以更加精确的实现时间戳的捕获;利用PI控制器原理建立时钟同步算法并构建时钟频率补偿模块,可以在较低成本的条件下实现实现高精度时钟同步。在实时以太网通讯协议EtherCAT的组网中,验证时钟同步策略,实验证明,基于FPGA的以太网时钟同步策略使得主从站的同步精度小于100ns,满足高速、高精度、多轴数控加工的精度要求。     

以太控制网的点点通信

嵌入式系统与以太网结合应用于工业控制领域已得到工业界的广泛认同，应用前景是非常广阔的。而网络的关键在于数据通信，工业控制网络的特点就更是要求在各个嵌入式系统之间能有准确而快速的通信，以太控制网通信的嵌入式实现是很好的解决方案。针对以太网底层的通信，文章分析了NE2000兼容网卡的硬件结构，在此基础上，对网卡进行了初始化，并按IEEE802.3标准在以太网内部用Borland C实现了PC机之间通过网卡进行的数据通信。     

基于以太网的涡流测试系统

网络化是未来仪器的发展趋势。介绍了基于以太网的涡流测试系统的构成及实现。详细介绍了以太网的特点、涡流测试系统的通信机制和软件设计。该系统扩展了涡流仪的功能，实现了信息共享和远程控制。     

数控系统现场总线精确时钟同步技术

结合自主开发的现场总线NCUC-bus协议,对与加工精度密切相关的现场总线时间同步技术进行了研究,并通过与现场总线上广泛实施的IEEE 1588精确时间同步协议的对比分析,论证了文章提出的同步策略的可行性和实用性.利用自行研制的主从站单元组建了实验系统,完成了时间同步精度的测试.实验结果表明,采用了NCUC-bus现场总线时间同步精度小于100ns,能够很好地满足现场工业控制的要求.     

基于FPGA的数控系统现场总线时钟同步技术

在采用现场总线技术的高速高精度多轴数控加工中,分布时钟的同步精度严重影响着加工轨迹以及加工精度.根据IEEE1588协议,提出一种基于FPGA的数控系统现场总线时钟同步方法,实现了主站与从站控制芯片.并通过将基于FPGA的实现方法与软件实现方法进行对比分析,论证了基于FPGA的实现方法可以获取更为准确的时间戳,能在较低的成本下实现时钟频率补偿,完成精确的时钟同步.利用搭建的主从站实验平台,完成了时间同步精度的测试.实验结果表明,基于FPGA的数控系统现场总线的时钟同步技术的同步精度小于300ns,进一步提高了数控系统的加工精度.     

基于工业以太网的DNC通信技术研究

在指出了目前数控设备通信中存在的问题及几种DNC联网方式的缺点的基础上，论证基于工业以太网的DNC系统的可行性。给出了用工业以太网控制数控设备的网络结构，指出了该DNC系统所具有的功能和特点，重点分析了基于工业以太网的DNC中的通信技术。基于工业以太网的DNC系统性能可靠，易于在企业中推广和应用，具有广阔的应用前景。     

基于网络化制造的实时通信系统研究

从DNC系统的体系结构模型入手,分析基于以太网的DNC系统的功能和组成,设计以单片机ATxmega128A1为处理器的通信控制器,详细阐述以太网协议和TCP/IP协议的实现过程;介绍将μC/OS-II移植到处理器上的过程;基于网络化制造的实时性要求,研究数据传输的方法.从软件和硬件层面建立了系统的连接,实现了基于网络化制造的实时通信功能.     

基于以太网的工业系统设备层实时通信系统研究

传统经典的PLC和现场总线技术已不适合工业自动化控制系统拓扑结构的分散化需求,基于以太网的工业系统设备层实时、可靠通信,是实现"一网到底"的最后目标.本文从分布式系统实时通信模型人手,分析跨网络、跨平台的工业测控系统的无缝通信问题,并利用自主开发的现场智能设备,研究解决设备层通信的实时性关键技术.该研究对于设备层的工业以太网实时通信系统设计具有参考意义.     

基于VC＋＋的弧焊机器人离线编程系统设计

针对MOTOMAN-UP系列机器人,在PC机的Windows平台上利用VC++开发了弧焊机器人离线编程系统.介绍了该系统的组成、功能及其设计方法.该系统能对任意马鞍形工件规划出焊枪的运动路径与姿态,且按比例同步显示工件;集成了机器人通信模块和运动学仿真模块,并自动导入工件,不仅能单步生成作业指令,而且可自动生成作业文件;采用OpenGL技术建立三维工件模型,实现工件的显示、旋转、缩放等功能.通过以太网,对PC机中的作业程序和机器人控制器中的作业程序进行相互传输,实现了弧焊机器人的离线编程及远程控制.     

棒料双头同步智能倒角机的控制系统设计

在棒料精细加工生产过程中,为去除棒料端部的毛刺、凸起及飞边,设计一种双头同步倒角机。该设备以西门子PLC 1214C为控制中心,通过工业以太网与G120变频器进行通信,控制工件双侧主轴铣刀的旋转速度;通过与V90 PN伺服驱动系统通信,控制双向丝杠的转动角度与速度,进而控制双侧倒角装置的反向同步移动进行倒角加工;通过安装在料仓工位两侧的光电开关检测工件是否到位,如果到位触发送料气缸动作,开启棒料倒角加工。采用西门子TP700 Comfort人机界面与PLC通过工业以太网双向通信,对系统参数进行设置,并在界面显示设备当前工作的状态。     

基于以太网的计算机与数控系统通信技术

利用一般数控机床的RS-232C串行接口研究了串行通信系统,构建了DNC网络拓扑结构,分析了基于工业以太网的DNC的通信技术,指出了该DNC通信平台的功能和特点,基于工业以太网的DNC系统性能可靠,具有广阔的应用前景.     

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。     

实时工业以太网技术的研究

实时工业以太网是工业控制通信领域研究的热点.对国际电工委员会制定的工业以太网与现场总线规范进行了深入研究,并对入选其中的10种实时以太网技术进行了分析、归类.重点对目前工业以太网中实时性最好的EtherCAT协议进行了深入研究,详细分析了EtherCAT网络的拓扑结构、通信原理及其主站、从站的协议构成.经过对IEC61158中的各种工业通信标准进行分析后,得出工业通信网络的发展方向:实时以太网和现场总线将向着开放统一的方向发展.     

CAN总线与以太网互连系统的设计

为了在过程控制领域实现以太网与现有CAN总线网的直接连接。保证管理监控层（以太网）与生产测控层（CAN总线网）之间的数据能方便地通信。文章详细介绍了一种CAN总线与以太网互连系统的设计方案,采用CAN总线和以太网混合控制网络,以Maxim公司推出的8051系列的DS80C400芯片作为核心处理器,利用嵌入式网络平台（TINI）作为开发平台,应用套接字技术及嵌入式网关技术,使得下层现场设备和上层监控网络之间的联系更加牢固,介绍了该系统的结构模型、硬件和软件的设计方案及工作原理,为工业过程控制网络的数据管理和远程控制提供了理论依据和方法。结果证明,这种方法性价比高,实用性强,非常适合工业控制领域。     

基于LinuxCNC的EtherCAT主站研究

LinuxCNC是一款开源实时数控系统,可应用于工业机器人的伺服控制等领域,但其本身并没有实现任何与下层设备的通信功能。因此,若想利用该系统作为上位机软件,需另外扩展其与下位机的通信模块。介绍了一种通过扩展LinuxCNC的HAL模块来实现EtherCAT实时工业以太网主站的设计方法,从而实现整个系统的上位机和下位机通信。详细阐述了主站各个模块的功能和工作原理,并给出了其具体实现的步骤。实验结果表明,用该方法实现的EtherCAT主站可以稳定高效地运行在LinuxCNC数控系统上。     

低压熔断器生产线集散控制系统研究

为实现低压熔断器的自动化生产及检测,文章介绍了一种低压熔断器生产线控制系统,并详细阐述了系统的硬件结构、网络接口和控制系统设计。该控制系统采用PLC和上位工控机组成分布式控制系统,采用集散控制方式实现了整条生产线系统的自动化控制。通过多主站PPI通信、PROFIBUS DP和工业以太网构建三层通信网络,该控制系统实现对各个设备的实时监控和数据存储,大大提高了熔断器的生产和检测效率。该系统运行结果证明,低压熔断器控制系统运行稳定、可靠性高。     

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。     

RSA公开密钥密码算法在基于Internet的数控机床远程监控中的应用研究

介绍了公开密钥密码技术、RSA加密算法 ,以及针对普通数控机床实现基于Internet的远程监控技术的通信控制器 ,这种通信控制器是以单片机和以太网控制芯片为主要硬件平台的 ;论述了在通信控制器中实现RSA算法存在的远程监控实时性和安全性问题 ,并给出了解决办法     

基于VB的自动化立体仓库监控系统设计

根据自动化立体仓库监控系统的需求,设计了基于OPC和以太网的自动化立体仓库监控系统.在通信程序的设计中,对OPC服务器进行了配置,开发了OPC客户端程序以实现对OPC服务器的数据的读取,实现了自动化立体仓库自动监控软件与下位PLC系统的以太网通信.该系统采用Visual Basic编程语言,实现了堆垛机和输送机生产现场数据的实时显示和采集,将数据保存到Access数据库中.     

基于数字孪生的工业机器人虚实联动系统开发

为实现工业机器人与数字孪生体之间数据的双向驱动，基于数字孪生系统架构，开发一种工业机器人虚实联动系统。在Unity3D中搭建虚拟场景，建立关节控制、末端点位控制、末端轨迹控制等多种方式实现虚拟机器人的仿真运动。基于TCP/IP协议的Socket网络通信模式，利用双向传输的机器人位姿状态等数据驱动虚实模型同步运动。经测试，该系统具有良好的实时性与沉浸性，能够满足工业机器人的实时监测与可视化控制要求。