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。