针对软PLC系统难以实现实时运动控制的问题,基于EtherCAT实时以太网设计一种软PLC系统。在x86架构处理器的PC上搭建Linux+Xenomai双内核实时系统,并基于开源主站协议栈IgH构建可对从站进行实时控制和同步控制的EtherCAT主站;基于EtherCAT实时控制框架设计软PLC系统,根据IEC61131-3编程标准设计ST结构化编程语言的解析模块和运行模块,遵循PLCopen规范开发了运动控制功能块接口,并在大型浴缸自动喷涂生产线上进行IO控制和伺服电机实时运动控制实验。结果表明基于EtherCAT实时以太网的软PLC系统实时性满足要求,能准确完成IO控制和伺服电机实时运动控制。

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 EtherCAT主站环境和分布时钟同步性能测试平台的搭建,且得出的测试结果表明系统的从时钟和参考时钟的同步均达到了纳秒级,满足了工业需求。

“梦回巴国”剧场位于四川省达州市宣汉县巴山大峡谷景区内,是一个集游览、会议、展览、演出等为一体的综合性文化旅游项目。文中着重阐述“梦回巴国”剧场舞台机械的组成部分、舞台机械的网络系统、舞台机械控制系统及上位机系统,其舞台机械主要包括观众席区机械、舞台区台下机械和台上机械;其控制系统由观众席区机械控制系统和舞台区机械控制系统组成,两套控制系统相互独立,互不干涉。舞台控制系统的上位机与PLC之间采用以太网通信,PLC与变频器、变频器与变频器之间采用现场总线EtherCAT通信;上位机HMI软件StageAPP是基于Microsoft Windows 7系统,采用Visual Studio软件开发的,控制器采用德国Beckhoff CX5020 PLC。设计目的是使观众席区具有“升、降”变化形式,舞台区具有“升、降、旋转、倾斜”变化形式,使表演的艺术造型、层次、动感更强。

针对连续体机器人控制实时性低、稳定性差的问题,提出一种基于EtherCAT的连续体机器人主从站控制系统。主站使用开源协议栈SOEM,运行在移植了实时内核Xenomai的Linux操作系统上,并且设计了AX58100(从站控制器)+STM32F407(从站微处理器)的从站控制板,完成了从站控制板的硬件设计和软件设计。搭建控制系统测试平台,进行主从站的任务调度测试和实时性测试。结果显示:主站的最大调度延时为27.367μs,系统的发送周期为1055μs,通信抖动为上下浮动10μs,表明主、从站具

多台振动台组合而成的多功能台阵在工程试验中的优势逐渐体现出来，是目前振动台发展的趋势。完成一个大型台阵的搭建，多振动台之间的协同运动是首要解决的问题。以三台地震模拟振动台搭建而成的台阵为研究对象，使用基于超高速以太网EtherCAT技术设计实时高性能伺服控制系统，给出了系统软硬件设计方案。运用一主六从的网络结构，控制三振动台同步运动，最终实现三振动台位置同步、速度同步、加速度同步。显示出EtherCAT伺服控制系统在处理高密度实时数据有着优秀的控制伺服电机能力，以及基于总线的多轴组网控制能够有效解决多台伺服电机并联实时控制问题。

为了解决工业控制领域中分布系统的同步问题,基于EtherCAT网络线形拓扑结构,分析了EtherCAT分布时钟的同步机制和主从站间的通信时序,深入研究了SYNC信号周期与发送同步帧的时间间隔的稳定性对同步质量的影响。设计了基于ARM的分布时钟的主站同步算法及仿真程序,并在搭建的测试平台上进行测试。测试结果表明,EtherCAT同步精度足以满足同步性的需求。

随着机械制造自动化对同步要求不断提高，EtherCAT的应用越来越广泛。在重点研究EtherCAT分布时钟机制的基础上，提出了基于实时嵌入式系统μC／OS—III完成主站的方案。主站对从站的传输延时、初始偏移进行测量，多次读写从站寄存器，待从站同步误差满足阀值后发送同步激活信号，最终实现主站的同步控制技术。最后搭建一个测试系统，读取从站设备时钟漂移寄存器和同步信号SYNC0启动时间寄存器的值并进行分析，结果表明了EtherCAT嵌入式主站精度高、稳定性强的同步控制性能。

为了满足对某特殊印板视觉检测的要求,借助倍福基于EtherCAT总线协议的控制构架,设计了双驱同步全闭环伺服系统,探索了双驱同步主从轴坐标系建立与双驱同步过程的实现.运用超采样的极速控制技术响应了印板检测过程高频需求,并依托TwinCAT软件的多功能性成功完成了伺服系统的调试与完善,入机操作界面的构建,控制程序的编制.利用倍福ADS通讯完成与上位视觉检测软件的互联,最终测试并完善了整机检测性能.

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。

过盈零件压力装配控制，直接影响到发动机自动化装配的质量。提出了采用数字化伺服电动压缸控制系统替代液压控制系统的发动机压装控制方案，设计了基于EtherCAT的汽车发动机数字化闭环控制伺服压装专业化数控系统的软硬件结构。采用伺服电动压装专业化数控系统，实现了压装过程的全数字化全闭环控制。该系统具备高精高效，节能环保，柔性可配置、可重构、可扩展特点。