基于Xenomai的EtherCAT主站开发与实时性优化

目前通过构造Linux实时系统,搭建EtherCAT主站的方法,没有考虑到实际运行环境的复杂性,存在实时性稳定差等问题,针对该问题,提出了一种通过优化Linux内核配置的方法,该方案选用基于X86的工控机作为作为Linux开发平台,在平台上运行安装了Xenomai实时拓展的Linux操作系统,通过优化Linux内核配置...     

基于FPGA的高性能硬件EtherCAT主站研究

随着技术的不断进步,高端应用场合对EtherCAT主站的性能提出了越来越高的要求。传统的软件EtherCAT主站使用Windows或Linux操作系统实现,主站的性能和稳定性完全依赖操作系统的实时性,且主站的抖动一般为微秒级别,不能满足高端应用的需求;同时,传统的时钟同步算法以第一从站的时钟作为系统时钟,具有一定的局限性。对此,文章首先对目前EtherCAT主站研究的现状进行阐述;然后提出了一种基于FPGA的硬件EtherCAT主站方案以及一种基于FPGA主站时钟的DC同步算法,并对硬件EtherCAT主站实现的方法进行了描述;最后采用6台通用伺服驱动器作为从站设备,对主站系统进行了实验验证。实验结果表明,所设计的主站通信数据帧抖动仅为5 ns,且搭配本文所述的时钟同步算法,各从站间同步信号SYNC0中断实时同步,能满足各高端应用场景的需求;同时由于FPGA代码的可移植性,该主站可灵活应用于不同的硬件平台,具有很强的工程指导意义。     

基于INtime的EtherCAT实时采集系统主站设计

为了满足EtherCAT网络通信的高实时性,提出了一种新的主站程序设计方案;基于Windows XP系统扩展INtime实时核的开发环境,使EtherCAT网络主站能够实现实时通信的要求;首先,介绍了EtherCAT网络的体系结构,然后,在分析INtime实时核扩展原理及EtheCAT网络通信原理的基础上,对主站功能模块进行了详细的划分,并给出了基于INtime实时系统的主站程序具体设计方法;最后,采用EtherCAT从站平台―高速多功能信号测试仪,验证了基于INtime的实时主站的功能,并对系统进行了测试分析,给出了实时性能测试的结果;实验结果表明设计的多功能采集系统主站具有高的实时性和可靠性特点。     

基于DSP和PowerPC的EtherCAT主站控制器设计

文章介绍了EtherCAT总线的原理与相关协议,根据协议的内容给出EtherCAT总线主站设计方案,通过对PowerPC处理器MPC5200和DSP信号处理器TMS320C6455的研究,设计出以该器件为核心控制的Ethercat主站硬件平台,并完成主站协议软件在MPC5200的具体实现。     

基于Modbus协议的PLC主站程序设计

文中首先介绍了Modbus通信协议,针对控制系统中需要以PLC为Modbus通信主站的情况,以施耐德Premium PLC对TwidoPLC进行远程控制为例,阐述了以Modbus通信的方式对设备进行远程控制时PLC主站的软件设计方法及具体实现。     

双系统冗余热备EtherCAT主站的设计与实验

EtherCAT总线技术凭借低成本、高性能的优势已广泛应用于工业控制领域。针对目前EtherCAT主站产品普遍无法同时满足线缆冗余和热备份运行,设计了一种双系统冗余热备主站方案。该主站设备由2个主站模块与1个冗余控制模块协同工作,主站模块负责控制网络中的从站设备,冗余控制模块在监视主站模块并仲裁其激活/备用状态的同时还通过其内部网口切换组件控制仅激活的主站模块接入网络。方案中主站模块基于龙芯微处理器设计,冗余控制模块基于意法半导体微控制器设计,所选用的主要软件如实时操作系统(SylixOS,RT-Thread)以及协议栈(SOME,libmodbus)均为开源产品。最后对所设计的主站设备进行测试验证,结果证明该主站功能完整性能优秀,既保留了线缆冗余机制还实现了双系统冗余热备份运行,能够在激活系统故障后毫秒级时间完成系统切换,可靠性满足大多数工业控制应用场景对主站控制器的要求。     

基于PLC技术实现小型物联网

PLC技术作为自动控制系统的基础,具有众多的无可比拟的优势,可以满足过程控制、运动控制、数据处理及通信联网等现代控制的具体要求。首先对PLC技术进行简单介绍,然后说明PLC技术和物联网的发展现状,最后提出基于PLC技术的小型物联网实现过程,并对PLC技术应用进行综合展望。     

基于PLC的小型测控系统的设计与实现

为了全面满足现代化测控工作中对在线测验控的要求,本文主要针对基于PLC的小型测控系统的设计与实现进行了简单分析与探讨。     

基于MCU和FPGA的Profibus DP主站系统设计与实现

当前Profibus主站系统开发主要基于国外的ASIC或嵌入式模块,可选择余地小且易受到限制,本文针对核电厂DCS提出了一种基于MCU和FPGA的Profibus DP主站系统设计方案,采用MCU和自主代码实现Profibus DP协议栈处理器,增加FPGA芯片辅助MCU实现底层高速串行通信.经过国产MCU和国产FPG...     

基于FPGA SoC的EtherCAT协议栈设计与实现

目前基于PC机及普通网卡实现的EtherCAT协议栈单元多数都存在体积大功耗高的缺点,而基于嵌入式平台实现的EtherCAT协议栈虽然体积和功耗上具有优势,但是性能不够稳定.针对这一问题,本文提出一种基于FPGA SoC的EtherCAT协议栈实现方式,通过在Xilinx的Zynq平台上构建具有实时性的操作系统,同时在FPGA上配置专用网络适配单元及安全功能单元,实现EtherCAT协议栈在嵌入式平台上的高效运行.与基于PC实现和传统嵌入式平台上实现方式相对比,在功耗体积和稳定性上均有提高,具有较高的实用价值.     

实时以太网EtherCAT从站的硬件系统设计

本文介绍了EtherCAT的工作原理、通信协议和基于专用芯片ET1100的从站硬件设计。凭借dsPICDEM 1.1Plus Development Board开发平台和TwinCAT软件,验证了EtherCAT主从站之间的I/O开关量的通信,并通过SOEM软件和Linux平台,验证了EtherCAT从站接口卡的实时性能。     

基于PLC的信号采集系统设计与实现

针对轨道交通领域中对无人驾驶车辆进行远程控制的方式,设计了一种基于PLC的信号采集系统.该系统利用PLC采集实时参数,并在Visual Studio环境下开发了上位机人机交互界面,实时显示控制指令并保存历史数据.结果表明,该系统可快速准确地完成信号的采集和传输.该系统已成功应用到某空轨车辆运行控制系统远程操控台上.     

EtherCAT从站的设计与实现

EtherCAT是IEC61158现场总线标准之一,广泛应用于对稳定性、高速度、高精度等方面要求严格的运动控制领域。文中提出一种使用德国Hilscher公司推出的EtherCAT从站模块ComX-CA-RE和瑞萨M16单片机开发EtherCAT从站的实现方案,采用模块化开发方式,能够有效地改善设备开发的质量、加快了开发速度,为开发EtherCAT标准设备提供了一种便捷的途径。文章对系统设计方案进行了分析,讲述了系统的软硬件设计,并通过实验对设备进行测试,实验证明设备运行正常。     

基于PLC的过程控制系统设计与实现

本文介绍了一种基于PLC的过程控制系统的开发与实现。上位机采用组态王6．0实现SCADA功能,下位机采用OMRON PLC完成现场信息的采集、处理、以及控制。上、下位机之间通过RS232串口实现通讯。实验结果表明：系统已达到了预期的设计效果。     

基于MODBUS协议的多主站技术

在MODBUS的基础上提出了一种多主站技术,该技术将网络上的多个主站分成一个责任主站和若干个监听主站。系统上电时,若干个主站采用竞争的方式产生一个责任主站;系统正常运行时,责任主站负责数据的收集,其他监听主站监听网络上的信息且存储,以保证收集数据的完整性;当责任主站发生故障时,其他监听主站采用竞争的方式产生一个新的责任主站而继续工作。该技术允许在多主多从的配置下,可以实现基于MODBUS的更加可靠的通信。     

基于ZYNQ处理器的EtherCAT从站通信系统设计

风电领域常用的CANopen现场总线运行速度慢且传输数据量小,当前通信周期为10 ms,数据量仅为96字节,无法满足日益增长的现场实时通信需求。为此,文章设计了一种EtherCAT从站通信系统方案,其采用ZYNQ7000作为从处理器以实现应用层功能,采用LAN9252控制器进行数据链路层和物理层之间的数据交互,从而实现高实时性的数据通信;并用ZYNQ7000型处理器构建的VxWorks实时操作系统对周期性从站进行数据处理。最后在EtherCAT测试软件上进行系统数据通信测试,结果显示,该系统响应时间不超过13μs,丢包率为0,通信周期为3 ms,数据量为360字节,表明该系统具有良好的实时性和稳定性,能够满足风电领域设备的实时性要求。     

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XMC4800的EtherCAT总线伺服控制系统设计

在研究实时工业以太网的基础上,设计了一套支持工业以太网EtherCAT总线通讯的伺服驱动系统。采用英飞凌公司ARM Cortex-M4架构且集成EtherCAT从站控制器功能的XMC4800单片机,搭建了一种EtherCAT总线型伺服驱动器。设计了EtherCAT从站伺服驱动电路,包括网络通讯电路、电机驱动电路、电流与电压检测电路、编码器检测电路等。利用倍福SSC_Tool软件配置生成从站协议代码和设备描述XML文件,按照CIA402运动控制协议添加适用于本系统的对象字典;在英飞凌的编程软件Dave上配置ECAT_SSC和SVPWM控制的APP,生成底层代码;设计了ADC转换结束中断服务子程序,包含伺服驱动的位置环、速度环、力矩环和电流环控制算法。基于精密滚珠丝杆模组搭建一个单轴伺服实验装置,利用TwinCAT软件验证设计的EtherCAT从站伺服驱动系统的可行性。