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基于EtherCAT的多轴运动控制器研究

供稿:EtherCAT工业以太网技术协会 2008/8/20 13:50:00

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  • 关键词: 编码器 电机 伺服
  • 摘要:EtherCAT是一种新型的实时工业以太网现场总线。本文研究了EtherCAT技术的原理、技术特点、性能以及EtherCAT主站和从站的实现方法。并在此基础上实现了一种基于EtherCAT的多轴运动控制器,用于数控设备和工业机器人的控制。

基于工业以太网的运动控制器在工业机器人、数控机床和机电一体化加工和测试设备中获得了广泛应用。由于以太网通信速度快、数据量大等特点使运动控制性能得到了极大的提升。EtherCATEthernet for Control Automation Technology)技术(也称为以太网现场总线)是德国BECKHOFF公司提出的实时工业以太网技术,它基于标准的以太网技术,具备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,全双工特性完全得以利用。本文设计和实现了基于EtherCAT的伺服控制器从站,每个从站可以最多控制8个伺服轴。

1           EtherCAT技术介绍

1.1  EtherCAT系统组成和工作原理

    EtherCAT采用主从式结构,主站PC机采用标准的100Base-TX以太网卡,从站采用专用芯片。系统控制周期由主站发起,主站发出下行电报,电报的最大有效数据长度为1498字节。数据帧遍历所有从站设备,每个设备在数据帧经过时分析寻址到本机的报文,根据报文头中的命令读入数据或写入数据到报文中指定位置,并且从站硬件把该报文的工作计数器(WKC)加1,表示该数据被处理。整个过程会产生大约10ns的时间延迟[1]。数据帧在访问位于整个系统逻辑位置的最后一个从站后,该从站把经过处理的数据帧做为上行电报直接发送给主站。主站收到此上行电报后,处理返回数据,一次通信结束。系统结构原理图如图1所示:

EtherCAT支持几乎所有的拓扑类型,包括线型、树型、星型等,其在物理层可使用100BASE-TX双绞线、100BASE-FX光纤或者 LVDSLow Voltage Differential Signaling,

更多内容请访问 EtherCAT工业以太网技术协会(http://c.gongkong.com/?cid=41937)

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