EtherCAT網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)性研究.pdf

1、實(shí)時(shí)性是控制系統(tǒng)的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，特別是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，因?yàn)橥ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)參與了現(xiàn)場(chǎng)層的控制，對(duì)實(shí)時(shí)性的要求更為嚴(yán)格。目前，工業(yè)以太網(wǎng)相比其他通信網(wǎng)絡(luò)具有更低的成本、更高的通信速率和更好的兼容性，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，而EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)相比其他工業(yè)以太網(wǎng)在性能上更為優(yōu)越。因此，以EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)控制系統(tǒng)為對(duì)象，研究實(shí)時(shí)性顯得十分必要。因?yàn)閺恼鹃g傳輸延時(shí)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信延時(shí)中很重要的一部分且較復(fù)雜，所以對(duì)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)控制

2、中從站間的傳輸延時(shí)進(jìn)行了研究。而在各類控制任務(wù)中，伺服同步運(yùn)動(dòng)控制對(duì)實(shí)時(shí)性的要求最高，所以重點(diǎn)研究伺服系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)性，主要研究伺服軸數(shù)對(duì)通信延時(shí)的影響。
　　首先，分析各類控制任務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，得出伺服同步運(yùn)動(dòng)控制對(duì)實(shí)時(shí)性的要求最高。介紹典型工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)，對(duì)比分析各類工業(yè)以太網(wǎng)的性能，說(shuō)明EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)越性，分析EtherCAT技術(shù)。
　　其次，根據(jù)EtherCAT從站物理層接口的兩種類型—MII和E

3、BUS，按照數(shù)據(jù)幀傳遞的往返兩個(gè)方向，提出將從站間的傳輸延時(shí)分為八類，分析各類傳輸延時(shí)的組成部分，研究出理論計(jì)算方法。
　　然后，分析伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，得出實(shí)時(shí)性要求，即采用集中式結(jié)構(gòu)時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信延時(shí)必須小于位置環(huán)的周期。分析通信延時(shí)由數(shù)據(jù)幀形成所需時(shí)間、主站接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀延時(shí)時(shí)間、從站節(jié)點(diǎn)延時(shí)、電纜延時(shí)四部分組成，研究各部分延時(shí)的理論計(jì)算方法。同時(shí)，針對(duì)企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目的要求，估算出在滿足實(shí)時(shí)性要求的情況下最多配置