机器人力控关节EtherCAT通信系统设计

针对力控关节高速通信的需要,设计了通信速率可达100 MHz的工业以太网通信总线(EtherCAT)的通信系统,分别从EtherCAT原理、主从站结构以及主从站软硬件方面进行介绍,并利用ET1100和FPGA为核心的芯片搭建了一套EtherCAT通信系统。进行实物测试显示,系统性能稳定可靠、通信速率高、实时性好,可以实现力控关节高速通信的需求。     

EtherCAT协议芯片与单片机通信系统的研究

EtherCAT是基于标准的以太网技术,具有灵活的网络拓扑结构,系统配置简单,具有高速、高有效数据率等特点,其有效数据率可达90%以上.PIC系列单片机和EtherCAT协议芯片通过SPI串行通信方式进行连接,实现基于EtherCAT协议通信系统的基本通信功能,解决了传统以太网的介质访问控制方式不能满足工业现场实时性要求的问题.系统测试实验表明,系统通信准确,运行稳定,而且通过分析系统通信过程中的报文可知,系统的通信完全符合EthercAT 协议的要求.     

现成的EtherCAT接口 嵌入式通信模块快速实现EtherCAT

瑞典HMS工业网络有限公司继续扩充其Anybus通信模块产品线，新近推出EtherCAT接口模块。该模块可实现强大的从站接口功能并可快速接入EtherCAT网络。EtherCAT模块发布后，Anybus-S系列可支持18种现场总线和5种工业以太网。EtherCAT模块已经通过了EtherCAT技术小组（ETG）的兼容性测试，证明其能够与Beckhoff公司和其它公司的EtherCAT主站进行完全的互操作。     

基于 EC-01M 的嵌入式 EtherCAT 主站设计

针对目前采用以脉冲模拟量方式设计的多轴运动控制卡中存在的响应速度慢、灵活性差和同步性差等问题,以及目前 EtherCAT 主站实现方案中存在的成本高、操作复杂和开发周期长等问题,提出了一种使用主站芯片实现 EtherCAT 通信的多轴运动控制卡方案。通过 STM32H743IIT6 搭载 EC-01M 主站芯片实现 EtherCAT 通信,搭建了基于 EtherCAT 通信的多轴运动控制实验平台,进行了实验测试与性能分析并对 EC-01M 同步性问题进行了研究优化。实验结果表明,该控制系统操作简单,学习容易,同步控制性能良好,可移植性强,为嵌入式系统实现 EtherCAT 通信提供了一种新的方案,具有一定的参考意义。     

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。     

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。     

运用PIC18F4520的EtherCAT从站接口电路的设计

在介绍EtherCAT实时工业以太网技术的工作原理和通信协议的基础上,设计开发了一个使用PIC18F4520单片机作为处理器操作ET1100芯片的从站接口电路。为了可扩展和方便选用传输介质,电路采用标准的以太网物理接口(MII接口)和SPI通信方式,完成数据链路层的连接,实现了EtherCAT基本通信。通过Wireshark软件验证了此接口电路符合EtherCAT通信协议要求。     

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STM32的无刷直流电动机控制器设计

利用EtherCAT总线拓扑结构灵活、配置简单、数据传输高速高效、实时性、同步性好等优点,以及STM32芯片丰富的外设功能,设计了一款具有EtherCAT网络接口功能的无刷直流电动机控制器,并提供了系统硬件及软件的设计方案。控制器通过专用通信芯片与上位机进行通信,实现了控制器与外部数据传输的数字化和实时传输。     

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。     

应用于机床加工的总线数字量模块开发与试验研究

为了满足数控机床加工对信号量数据采集传输的实时性和稳定性的应用需求,如机床加工现场的轴运动位移硬件限位信号、气阀水阀信号、刀具测量等信号,同时能与可编程控制器建立通信进行数据交互,可实现信号量检测与控制功能。文章设计并开发基于以太网通讯技术的EtherCAT通信协议的数字量模块,对数字量模块软硬件设计内容与数据交互程序的执行流程进行研究,并通过配合标准EtherCAT通信主站TwinCAT进行试验,证明开发的数字量模块能与控制器主站正常建立通信并进行数据传输,且与EtherCAT总线通信数据周期保持同步。基于数字量信号检测设计出机床刀径测量方案,应用该数字量模块在机床加工中进行量刀试验,结果表明通过数字量模块对检测信号的实时响应计算得到的机床刀具磨损误差满足应用要求,具有工程实际价值,达到了研究的目的。     

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。     

IGH EtherCAT主站分布式时钟机制的应用与研究

针对实时以太网通信协议EtherCAT的分布式时钟机制,提出将其通信机制使用到工业机器人的伺服驱动器的解决方法,用来提高工业机器人的同步能力.论文最初重点研讨EtherCAT分布式时钟的系统时间和从站时钟的同步机制,并完成此过程的分布时钟同步的补偿算法.具体分析了 DC机制的流程实现;论文末尾阐述开源IGH Ether...     

基于ROS和EtherCAT的机械臂控制系统

为方便机械臂的使用和后续开发,提出一种基于ROS和EtherCAT的机械臂控制系统。在上位机ROS中构建避障检测、路径规划和通信节点等模块,将机械臂的关节信息用自定义的通信协议串口发送给STM32;在STM32中移植开源的EtherCAT协议SOEM,将机械臂的信息通过工业以太网发送给伺服控制器,完成机械臂的控制,并通过实验验证了该控制系统的可行性。     

EtherCAT以太网统领大型压机

德国Schuler公司率先在其新一代Profiline冲压机中使用了EtherCAT以太网技术。在此项目中,基于以太网的现场总线系统被用于实现系统外设和基于PC的控制系统之间的通信。     

基于模拟伺服的多轴EtherCAT协议设计

针对传统模拟伺服系统存在的通信实时性差、难以实现多轴同步控制等问题,提出一种将EtherCAT协议应用于传统模拟伺服系统的设计方案。以STM32和AX58100为核心,采用SPI从机扩展方法,结合DAC芯片等器件,设计了系统整体框架;根据分布时钟同步模式和CiA402行规实现了多轴从站;采用TwinCAT3构建主站功能,在搭建的四轴伺服控制平台上进行了实验。在四轴EtherCAT通信分布时钟周期500μs时,报文刷新时间小于10μs,实现了四轴S型曲线同步控制,该方案对于实现传统模拟伺服系统的网络化,具有一定的参考价值。     

工业以太网现场总线EtherCAT及驱动程序设计

EtherCAT是一种新型的实时工业以太网现场总线。文章介绍了EtherCAT技术的原理、技术特点、性能以及EtherCAT主站和从站的配置方法、主站和从站驱动程序设计技术等。     

基于EtherCAT的“透明”泵站SCADA系统设计

为满足现代水利系统“无人值班、少人值守”的要求,解决传统排灌系统自动化程度低,控制和管理相脱节等问题,将EtherCAT的通信技术应用到泵站数据采集与监视控制（SCADA）系统设计中.通过对“透明”远程泵站SCADA系统设计需求和技术方法的分析,采用“PLC＋EtherCAT”的方案对堤段泵站进行了远程监控和管理,实现了对现实工程中的“全透明”的堤段水利管理.研究结果表明,基于EtherCAT的SCADA系统可以实现对泵站远程设备进行有效的“透明”访问和管理,整个系统在实现水资源综合管理、合理分配与利用的同时,也提高了泵站运行管理效率,实现了水资源管理的科学和高效的决策.     

智能数控机床加工状态监测EtherCAT从站设计

EtherCAT是目前主流的智能数控机床采用的总线技术,数控系统利用该技术建立了与操作面板、IO单元和伺服驱动器之间的高速实时数据交换通信。提出了一种基于EtherCAT总线的数控机床加工状态监测从站设计方法,能采集外部传感器信号与机床工作任务数据,从中提取出加工状态特征量并反馈给数控系统。应用该从站在华中8型数控系统上完成了一个加工过程振动信号监测的实验,协助数控系统对异常状况进行诊断,证明了其可行性。