EtherCAT总线式多轴运动控制器开发
基于EtherCAT技术的多轴运动控制系统
基于EtherCAT技术的多轴运动控制系统张从鹏;赵康康【摘要】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Eth-erCAT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.%An EtherCAT bus based multi axis motion control system was designed based on ARM and FPGA , after systemat-ically study on EtherCAT technology .The solution of main control chip STM 32 controlling ET1200 through SPI was presented .A motion control algorithm based on FPGA was developed .The specific hardware circuit and software of control system was de-signed, and a prototype was produced .The experiment demonstrates that the communication function of EtherCAT bus was real -ized, and the closed-loop motion control was completed by TwinCAT .Motion control system can work independently to achieve motion planning , meetting the application of industrial control in engineering .【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】5页(P115-118,122)【关键词】EtherCAT;多轴;STM32;运动控制;FPGA;插补算法;TwinCAT【作者】张从鹏;赵康康【作者单位】北方工业大学机械与材料工程学院,北京 100144;北方工业大学机械与材料工程学院,北京 100144【正文语种】中文【中图分类】TP23现代制造系统正朝着柔性化、开放化、网络化方向发展，覆盖多学科、多领域相关技术。
基于开放式EtherCAT总线的固高数控系统 (1)
机床数控系统作为数控机床的核心，其升级的速度和适应市场需求的能力，直接影响了数控机床的发展。
在科学技术高速发展的今天，机床数控系统已逐步趋向开放、智能、网络等发展方向。
作为国内自主研发数控系统领头企业的固高科技有限公司（以下简称“固高科技”），其开源数控系统与开放式EtherCAT总线控制的结合，直接引领了当今数控机床的发展。
机床数控系统的发展从1952年第一台试验性数控系统研制成功到现在，数控系统已经走过了66年。
在这六十多年的发展历程中，数控系统从集成电路式到微机式、从PLC到NC再到CNC，无论是在外形体积和集成度，还是在功能性和稳定性上，都取得了飞速的发展。
现代数控机床是集机械、液压、气动、电子、自动化、传感测量及计算机于一体的机电一体化产品，而机床数控系统作为其关键的基础单元，主要用于输入数字化的零件程序，并存储输入信息、变换数据、插补运算和实现各种控制，所以其功能的强弱和性能的好坏决定着整个产品的市场定位和使用体验。
在日益复杂的制造发展历程中，数控系统也在为适应发展而发生着根本性的变革。
数控系统的开放式体系结构具有更好的通用性、适用性和拓展性，作为当下数控系统发展的潮流，目前已被很多知名大企业所认可和应用。
随着数控系统开放性的发展，智能化、网络化也逐渐被开发及推广。
固高数控系统的介绍及特点固高科技成立于1999年，总部位于香港科技大学。
在运动控制、伺服驱动研究、机械优化设计等工业自动化技术的研究和应用方面，固高科技汇集了一批在运动控制及机电一体化领域卓有建树的科技精英。
固高科技的数控系统产品广泛应用于数控机床、机器人、激光加工设备、生产自动化等工业控制领域。
自主研发的计算机可编程运动控制器、基于PC的开放式运动控制器、网络式运动控制器、嵌入式运动控制器等产品和系统，综合性能已达到了国际一流水平，填补了国内同行的多项空白。
固高数控系统（图1）是基于CoDeSys平台开发的开放式数控系统。
基于EtherCAT高性能多轴数控系统平台研究
实 时 以太 网 的多 轴 数 控平 台 。该 平 台具 有 插 补 周 期 短 、 通信速度快 、 软 硬 件 可 重 构 等特 点 。采 用 Ｔ ｗ ｉ ｎ Ｃ Ａ Ｔ控 制 软 件对 各 轴 运 动 情 况 进 行 测试 ， 实 验结 果 表 明该 平 台 能 够 实现 高速 高 精 运 动 控 制 过程 。
ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｐ ｏ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ，ｈ ｉ ｇ ｈ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ｒｄ ａ ｗ ｒｅ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｉ ｆ ｇ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｈｅ ｔ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｘ ｅ ｓ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ Ｔ ｗｉ ｎ Ｃ ＡＴ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｌ ａ ｆ ｔ ｏ ｒ ｍ ｃ ａ ｎ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｎ ｕ ｍｅ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｌ ａ ｆ ｔ ｏ ｍ ｒ ｆ ｏ ｒ ｆ ｕ ｔｈ ｒ ｅ ｒ ｌｇ ａ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｘｉ ａ ｓ ＮＣ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ； ｒ ｅ ｌ— ａ ｔ ｉ ｍｅ ｅ ｈｅ ｔ ｒ ｎ ｅ ｔ ； Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ Ｃ ＡＴ ｂ ｕ ｓ ： ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ １
EtherCAT总线型驱动器
EEDC系列全球首创开闭环兼容意大利Ever Elettronica 自1977年成立来，专门从事运动控制产品的开发和应用推广，在欧洲同行业中居于技术领先地位。
全部产品均已实现智能化、数字化，并且具有各种通用的总线接口，如RS232/485、CANbus 、EtherCAT 等。
于Ever Elettronica 1997年获得ISO9001质量体系认证，硬件和软件的开发均以工业控制行业的最高标准为基础。
其控制技术拥有多项专利。
公司技术实力雄厚，所提供的步进电机控制系统广泛适用于欧美包装机械、纺织机械、食品机械、标贴机械、印刷机械、医疗设备等。
东莞市凯福电子科技有限公司自2003年成立来，扎根于运动控制领域，旨在将全球最顶尖的运动控制方案应用于中国装备。
10余年来，将全球最顶级的SHINANO 步进马达、Applied Motion Products 步进驱动器及步进伺服、DASEN 高精度旋转平台及直线电缸导入中国装备制造业。
在智能化步进控制、总线通讯控制、高精度机构运用领域，有着非常卓著的贡献，为中国装备制造的技术提升，提供了强大的技术保证。
两家公司2013年9月达成战略合作，致力将欧洲顶尖运动控制产品导入亚洲市场。
EEDC 步进驱动器便是两家公司合作的倾心之作，融汇了Ever Elettronica40年的研发积累和凯福的10余年运动控制行业应用经验。
该驱动器于2013年在欧洲面世，经过长达2年的欧2015洲市场的应用，我们于年将其引入中国，将EtherCAT 总线技术应用于国内各装备制造业，为控制技术的升级换代提供更安全、更高效的解决方案。
■ 总线控制主机Modbus RTU■ 自编程自有专利的EEPLC软件，友好的中文界面，简单易读的指令EEDC Modbus 型可通过EEPLC 软件进行各种编程，达到I /O 自编程控制、固定速度模式控制、模拟量速度模式控制、力矩模式控制、脉冲模式控制等。
EtherCAT冗余技术在多轴网络运动控制系统中的应用研究
络性能 、 较低 的构 建成 本 和 较 高 的开放 性 等 特 点 ， 适
合于运 动控 制领 域 。工业 以太 网 中冗 余 技术 是 提 高
Ｅ １０ Ｔ １０和 Ｔ ３ ０ ２ ３ ５开 发 了 Ｅｈｒ Ａ ＭＳ ２ Ｆ ８ ３ ｔｅＣ Ｔ从 站设 备 ， 建 了一主 多从 的 Ｅｈ ｒ Ａ 网络 结 构 ， 给 构 ｔｅＣ Ｔ 并
出 了 系统 硬 件 和 软 件 的设 计 方 案 ， 实现 伺 服 控 制 和 实 时 数 据 传 输 。 以 关 键 词 ： ｔｅＣ Ｅ ｈ ｒ ＡＴ； 余 ； Ｔ１ ０ 多 轴 运 动 控 制 器 ； ＭＳ ２ Ｆ ８ ３ 冗 Ｅ １ ０； Ｔ ３ ０ ２３５
（ ｃ ｏ ｌｏ ｃ ａ ｉａ ＆ Ａｕｏ ｔ ｅ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｓ ｕｈ ｈｎ ｉｅｓｔ ｆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ， Ｇｕ ｎ ｚ ｏ Ｓ ｈ ｏ ｆ Ｍｅｈ ｎｃ ｌ ｔｍｏｉ Ｅ ｇｎ ｅｉ ， ｏ ｔ Ｃ ｉａ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｖ ｎ ｙ ａｇｈｕ
５０４ １ ６ ０，Ｃ ｉａ ｈｎ ）
第 １期
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
Ｍ ｏ ｕｌ ｒ Ｍ ａ ｈｉ ｄ ａ ｃ ｎｅ Ｔｏｏ ｌ＆ Ａｕ ｏ ａ ｉ ａ ｕｆ ｔ ｉ ｃ ｎｉ ｕｅ ｔ ｍ ｔｃ Ｍ ｎ ａｃｕｒｎｇ Ｔｅ ｈ ｑ
Ｎｏ． １
２１ ０ ２年 １月
Ｊｎ Ｔ ２ ３ Ｔ ２ ； Ｐ ７
文 献 标 识 码 ： Ａ
Ｔｈｅ Ａｐｐ ｉａ ｉｎ ｎ ｓ ａ ｃ ｆＥｔ ｒ ｌｃ ｔｏ ａ ｄ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈｅ ＣＡＴ ｅ ｎｄ ｎｃ ｎ Ｍ ｕｌｉａ ｉ ｔ ｒ ｏ ｉ ｎ Ｃｏ ｒ ｌＳ ｓｅ ｒ ｄｕ ａ ｙ ｉ ｔ— ｘ ｓ Ｎｅ ｗｏ ｋ Ｍ ｔｏ ｎｔ ｏ ｙ ｔｍ Ｗ ＡＮＧ ｏ ｈ Ｇｕ — ｅ，Ｌ ｅ－ ｕ ｎ ＩＷ ｉｇ ａ ｇ
基于EtherCAT总线的六轴工业机器人控制系统研究与开发
基于EtherCAT总线的六轴工业机器人控制系统研究与开发一、本文概述随着工业自动化技术的快速发展，工业机器人在生产线上的应用日益广泛。
作为工业机器人的核心组成部分，控制系统的性能直接决定了机器人的运动精度、稳定性和工作效率。
EtherCAT总线作为一种高性能的以太网现场总线技术，以其低延迟、高带宽和易扩展等特点，在工业控制领域得到了广泛应用。
本文旨在研究并开发一种基于EtherCAT总线的六轴工业机器人控制系统，以提高工业机器人的运动性能和控制精度，满足日益增长的自动化生产需求。
本文将首先介绍EtherCAT总线技术的基本原理和特点，分析其在工业机器人控制系统中的应用优势。
接着，将详细阐述六轴工业机器人的运动学模型和动力学特性，为控制系统的设计提供理论基础。
在此基础上，本文将重点研究控制系统的硬件架构和软件设计，包括EtherCAT主从站的选择与配置、运动控制算法的实现以及实时通信协议的优化等。
还将探讨控制系统的稳定性、可靠性和实时性等问题，以确保系统在实际应用中的稳定运行。
本文将通过实验验证所设计的控制系统的性能，并与传统控制系统进行对比分析。
实验结果将展示基于EtherCAT总线的六轴工业机器人控制系统在运动精度、响应速度和负载能力等方面的优势，为工业自动化领域的技术进步做出贡献。
二、EtherCAT总线技术EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是一种专为工业自动化领域设计的实时以太网通信协议。
它基于标准以太网技术，通过优化数据传输和同步机制，实现了高性能、低延迟的通信，特别适用于对实时性要求极高的工业控制系统中。
高速数据传输：EtherCAT协议支持高达100Mbps的数据传输速率，确保控制系统能够实时处理大量数据。
确定性延迟：通过优化网络结构和数据传输方式，EtherCAT实现了微秒级的确定性延迟，这对于精确控制工业机器人等应用至关重要。
EtherCAT网络及其伺服运动控制系统研究
2、扩展性强：EtherCAT网络采用总线型结构，可以方便地扩展网络规模， 适用于大规模的伺服运动控制系统。
3、抗干扰能力强：EtherCAT网络具有较好的抗干扰能力，能够在复杂的工 业环境中稳定运行，适用于各种恶劣条件的伺服运动控制系统。
三、研究方法
本次演示对基于Linux平台的EtherCAT运动控制系统进行研究。首先，通过 对系统需求进行分析，确定系统的基本架构和功能模块。接着，进行系统设计， 包括硬件选型、软件编程、系统调试等环节。最后，实施实验，对系统的稳定性、 实时性和数据传输率进行测试和评估。
四、实验结果与分析
通过实验，我们得到了基于Linux平台的EtherCAT运动控制系统的稳定性、 实时性和数据传输率等指标的数据。实验结果表明，该系统具有较高的稳定性和 实时性，能够在不同的工况条件下实现精确控制。同时，EtherCAT协议的高速数 据传输特性得到了充分体现，数据传输率达到了预期目标。
4、开放性：EtherCAT网络遵循以太网标准，具有开放性的特点，可以与各 种以太网设备进行无缝连接，方便构建集成化的伺服运动控制系统。
5、系统调试：对整个系统进行 调试和优化，确保系统稳定运行 并满足各项性能指标。
1、网络安全：确保EtherCAT网络的安全性，采取必要的安全措施，如设置 防火墙、加密通信等，防止网络攻击和数据泄露。
EtherCAT网络是一种工业以太网技术，由德国Beckhoff公司开发。它具有实 时性高、抗干扰能力强、扩展性强等优点，被广泛应用于各种工业自动化领域。 EtherCAT网络采用主从结构，由一个主站和多个从站组成，主站发送命令，从站 执行命令并向主站反馈执行结果。这种结构能够实现快速的数据传输和响应，适 用于高精度的伺服运动控制系统。
关于ethercat开发的一些感想
关于ethercat开发的一些感想从去年到现在，整整一年经历了从ethercat主站到伺服从站的实现过程，包括全程负责从站的ethercat认证工作，所以目前对ethercat的认识还是比较深刻的。
下面说说我的一些简单感受。
1.ethercat确实是目前工业总线中技术比较先进的一个协议，通过改造ethernet的协议结构，最大程度的利用了100M带宽(on-the-fly)，可以达到倍福所宣称的90%以上。
通过引入DC，使得各从站的时钟同步最小在100ns之内。
通过twincat的测试，确实达到了这个级别。
这就使得从站的协同工作达到了一个很高的水平，可以广泛应用在要求精度比较高的自动化领域，例如伺服驱动器。
2.关于主站的开发，目前主站的开发有两种模式，一个是付费的商业化解决方案，比如倍福官方提供的twincat接口，还有其它公司的解决方案，但都是国外的。
另一个就是开源的etherlabmaster，基于Linux,这个库总的来说用起来还算稳定，但有一些小的bug，也是在不断的发布新的版本。
这个开源库是德国人写的，代码真的写的非常大师级别，涉及到ethercat网卡驱动(目前主要是基于intel的芯片)，和ethercat上层协议，看懂了这个库，你也可以把其它网卡改造成支持ethercat驱动。
主站的开发其实比从站要困难一些，原因就在于linux系统不是实时性的，需要引入其它的实时补丁模块将linux改造成实时性的，这个是实现主站在DC模式下，能够使从站稳定的运行在OP状态下的基础。
还有主站的时钟要跟参考时钟同步起来，这个也是比较重要的。
3.在开发的过程中，也是一个对ethercat深刻认识的一个过程。
一个好的方法是需要从twincat身上借鉴到一些它的实现机理。
Twincat的使用也是从完全不懂，通过不断摸索到目前来说还算比较熟悉，在从站认证的过程中，也从twincat身上学到了很多技术。
4.ethercat在国内的推广，我觉得目前主要的障碍在于需要付费注册成为ETG会员，才能获得它的一些技术资料。
基于EtherCAT的多轴运动控制器
含义 接收方MAC地址 发送方MAC地址
0x88A4 数据区长度，即子报文长度加和 1，代表与从站通信，其余保留
循环冗余校验和
EtherCAT没有重新定义新的以太网帧结构，而是在 标准以太网帧结构中使用了一个特殊的以太网帧类型 0x88A4，采用这种方式可以使控制数据 直接写入以太网 帧内，并且可以与遵守其它协议的以太网帧在同一网络 中并行。一个EtherCAT帧中可以包含若干个EtherCAT子 报文，报文结构如图3，各部分含义见表2，每个报文都 服务于一块逻辑过程映像区的特定内存区域，由FMMU （Fieldbus Memory Management Unit，负责逻辑地址与 物理地址的映射）寄存器和SM（Sync Manager，负责对 ESC和微处理器内存的读写）寄存器定义，该区域最大可 达４GB字节。EtherCAT报文由一个16位的 WKC(Working Count)结束，其数据区最大长度可达1486 个字节。在报文头中由8位命令区数据决定主站对从站的 寻址方式，由于数据链独立于物理顺序，因此可以对 EtherCAT从站进行任意的编址。
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.
EtherCAT产品
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.数
• 从站控制器与主站交换两种形式的数据，
• 一种是周期性数据，
EtherCAT总线式伺服驱动器开发
EtherCAT总线式伺服驱动器开发近年来，伺服驱动器在工业自动化领域中扮演着越来越重要的角色。
伺服驱动器通过对电机的精确控制，实现了高速、高精度的运动控制，广泛应用于机械加工、机器人、半导体制造等领域。
为了满足不同应用场景的需求，伺服驱动器的开发也在不断创新和改进。
EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）总线是一种高性能、实时的工业以太网通信协议。
它采用了主从架构，通过一条总线同时传输实时数据和非实时数据，以实现高速的通信和同步控制。
EtherCAT总线具有高实时性、低延迟、简化布线等优点，成为伺服驱动器开发的重要选择。
在EtherCAT总线式伺服驱动器的开发过程中，首先需要选择合适的硬件平台。
常见的硬件平台包括FPGA（Field-Programmable Gate Array）和DSP（Digital Signal Processor）等。
FPGA具有灵活性强、可编程性好的特点，适合于处理实时数据；而DSP则具有高性能的浮点运算能力，适合于控制算法的实现。
根据实际需求和资源限制，选择适合的硬件平台对于伺服驱动器的性能和功能至关重要。
其次，软件开发是EtherCAT总线式伺服驱动器开发中的关键环节。
软件开发包括驱动程序的编写、控制算法的实现等。
驱动程序负责与硬件平台进行通信，接收和发送数据；控制算法则根据输入的控制信号，计算出合适的输出信号，实现对电机的精确控制。
开发者需要熟悉EtherCAT总线协议的通信机制，以及相关的控制算法和数学模型，才能进行有效的软件开发。
最后，在伺服驱动器开发完成后，需要进行系统测试和性能评估。
测试过程中需要验证驱动器的通信性能、运动控制精度、响应速度等指标。
性能评估则通过与其他伺服驱动器进行对比，评估其在不同应用场景下的性能优劣。
测试和评估结果将反馈给开发团队，为进一步的优化和改进提供依据。
综上所述，EtherCAT总线式伺服驱动器开发是一个综合性的工程，需要充分理解EtherCAT总线协议和控制算法，选择合适的硬件平台，进行软件开发和系统测试。
EtherCAT网络及其伺服运动控制系统研究共3篇
EtherCAT网络及其伺服运动控制系统研究共3篇EtherCAT网络及其伺服运动控制系统研究1EtherCAT网络及其伺服运动控制系统研究随着工业自动化的不断发展，对于系统的实时性、精度和可靠性要求越来越高。
为了满足这一需求，各种新型的工业通讯技术不断涌现出来。
其中，EtherCAT网络以其高速、高效、精准的特点，成为了工业自动化领域中的热门技术之一。
EtherCAT网络是一种实时以太网通信系统，它采用的是同步和分布式的数据传输方式。
与传统的以太网相比，EtherCAT网络可以大大提高数据的传输速率，将多个从设备连成一条环形总线，从而实现数据的同时传输，有效地降低了通讯时延。
此外，EtherCAT网络采用了分布式的控制方式，不同的节点可以同时进行操作，从而提高了系统的效率。
由于EtherCAT网络的高度灵活性，不仅可以应用于机械控制、机器人、数字信号处理等领域，还能够实现多种工业通讯协议的转换。
在伺服运动控制中，EtherCAT网络能够为控制系统提供高速、可靠的数据传输和实时响应，使得系统的控制精度得到了很大的提高。
通过EtherCAT网络中的伺服面板，可以手动调整和修改参数，从而实现对伺服系统的远程控制和监控。
在机器人及自动化控制领域，EtherCAT网络的应用也越来越广泛。
例如，在自动化装配线领域，厂商可以使用EtherCAT网络来实时控制机器人的移动和操作。
在实践应用中，EtherCAT网络的伺服运动控制系统具有以下优势：一、高精度；二、高速通讯；三、健壮的节点；四、高度可靠的数据传输；五、灵活性高。
伺服驱动系统可以通过调节EtherCAT网络实现更精确的运动，提高生产效率和控制过程的精度。
虽然EtherCAT网络的伺服运动控制系统在工业自动化中的应用前景广阔，但是在实际应用中也面临一些问题。
首先是系统的稳定性问题，EtherCAT网络中的伺服系统会受到外部干扰，导致系统不稳定，严重时还会导致系统故障；其次是节点数量的限制，如果节点数量太大，系统的通讯速度会降低，从而影响系统的稳定性和灵活性。
EtherCAT总线在伺服运动控制系统中的应用
Ｄ Ｐ芯片组 成 ， 由此构 建了一主一从的 ＥＩｒＡ Ｓ 并 ｔｅＣ Ｔ网络结构。研究结果表明 ： ｌ 该技术可实现 系统 的实时信号传输和精确位置控制 。 关键词 ： Ｄ Ｎ Ｅｈ ｒＡ ；Ｔ １０ 数字信号处理 ； Ａ Ｘ Ｃ Ｃ；ｔｅ Ｔ Ｅ １０ ； Ｃ 伺服 系统
中图分类号 ：Ｐ ９Ｔ ９ Ｔ ２ ；Ｈ３ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ：０ １４ ５ （０ １ １一 ３ ６ ０ １０ — ５ １２ １ ）１ ｌ３ － ３
过 Ｒ４ Ｊ５接 口连接 ＥｈｒＡ ｔｅＣ Ｔ网络 ， 通 过 Ｐ Ｉｅ ｃｏ 并 Ｄ ｌ ｔ ｓｅ ｒ
选择通过何种接 口 （ 位或 ｌ 位并行接 口、Ｐ 接 口、 ８ ６ ＳＩ ＳＩ 口） Ｓ接 和应用程序控制器相连 ， 在该系统 中本研 究 选 用 Ｓ Ｉ接 口 方 式 与 Ｄ Ｐ 控 制 器 连 接 。 Ｐ Ｓ
第 １ 期 １
李春木 ， ：ｔｅＣ Ｔ总线在伺服运 动控制系统中的应用 等 Ｅｈ ｒＡ
・ ３ ７・ １３
１１ 系统硬件 构成 ．
该 系 统 的主站 设 备选 用 具有 普通 Ｒ４ Ｊ５网 络接 口
的Ｐ Ｃ机 。从 站选用 Ｂ ｃｈｆ （ 国倍福 ）公 司 的 ｅｋｏ 德 Ｅ ９０ Ｌ ８０开发 板和 泰瑞公 司 的 Ｔ Ｓ ２Ｆ ８２Ｄ Ｐ芯 Ｍ ３０ ２ １ Ｓ 片， Ｌ ８０ Ｅ ９０ 可用 于开发 ＥｈｒＡ ｔ Ｃ Ｔ网络从站设备提供 ｅ 的从 站 接 口板 ， 以 Ｅ １０ 片作为 从 站控 制器 ， 它 Ｔ １０芯 通
ｂ ｍ ｙＤ ｎ ｍ ｃ （ ｉ ｅ ） ｏ ， ｔ．Ｔ ｅｓ ｖ ｔ ｉ ａ ｏ ｓ ｔ ｙＥ ｈ ｒ Ａ ａ ｅｃ ｎ ｏ ｅ Ｔ ０ ａ ｄｄｇｔ ｉ ａ ｐｏ ｅ ｓ ｇ ｙＡ ｏ ｙ ａ ｉ Ｘ ａ ｎ Ｃ ． Ｌｄ． ｈ ａ ｅｓ ｔ ｎｗ ｓ ｎ ｉ ｅ ｂ ｔｅＣ Ｔ ｓ ｖ ｏ ｔ ｌ ｒ １ ０ ｎ ｉ ａ ｓ ｎ ｌ ｒｃ ｓｉ ｓ ｍ ｌ ａｏ ｃ ｓｄ ｌ ｒｌ Ｅ １ ｉｌ ｇ ｎ
研控科技EtherCAT系列总线型驱动器产品功能手册说明书
目录前言 (3)版本 (4)1概述 (5)2 EtherCAT通讯协议 (6)2.1 EtherCAT特性简介 (6)2.2应用层协议CoE (6)3运动控制（CiA 402） (8)3.1 CIA402状态机 (8)3.2 工作模式 (9)3.3 控制字与状态字 (10)3.3.1控制字 (10)3.3.2状态字 (10)3.4循环同步位置模式（csp） (11)3.5 位置模式（pp） (12)3.6 速度模式（pv） (15)3.7 原点模式（home） (16)4常用功能介绍 (18)4.1驱动细分配置 (18)4.2 输出电流配置 (18)4.3 输入输出端子 (18)4.4 参数保存恢复 (21)4.5 常用对象字典 (21)4.5 探针功能 (22)4.5.1 相关对象字典 (22)4.5.2 探针功能说明 (22)4.6 安全转矩关闭（STO） (25)5报警信息 (27)5.1 驱动器错误 (27)5.2 EtherCAT通信错误 (27)附录1：回原点方法介绍 (28)附录2：MS-Mini2E/Mini3E/S3E驱动器对象字典 (64)附录3：YKD2205PE/YKD2405PE/YKD2608PE驱动器对象字典 (77)附录4：SSD2205PE/SSD2505PE/MS2-S3E驱动器对象字典 (88)附录5：ESD2205PE/ESD2505PE驱动器对象字典 (102)前言感谢您使用本公司总线型混合伺服驱动器。
在使用本产品前，请务必仔细阅读本手册，了解必要的安全信息、注意事项以及操作方法等。
错误的操作可能引发极其严重的后果。
声明本产品的设计和制造不具备保护人身安全免受机械系统威胁的能力，请用户在机械系统设计和制造过程中考虑安全防护措施，防止因不当的操作或产品异常造成事故。
由于产品的改进，手册内容可能变更，恕不另行通知。
用户对产品的任何改装我公司将不承担任何责任。
基于EtherCAT总线的六轴工业机器人控制系统研究与开发共3篇
基于EtherCAT总线的六轴工业机器人控制系统研究与开发共3篇基于EtherCAT总线的六轴工业机器人控制系统研究与开发1EtherCAT是一种高速实时工业以太网协议，可以用于控制和监测工业机器人。
本文将讨论基于EtherCAT总线的六轴工业机器人控制系统的研究和开发。
首先，我们需要了解六轴工业机器人的基本结构和运动方式。
六轴机器人包括基座、腰、肘、腕、手和末端执行器。
每个关节的运动由电机驱动，可以精确地控制机械臂的位置、速度和加速度。
然后，我们需要了解EtherCAT总线的基本工作原理。
EtherCAT总线的一个主要特点是其高速实时通讯。
数据可以在2毫秒内传输到所有的从站，从站可以很快地响应主站的指令。
这使得EtherCAT总线非常适合实时控制和数据采集应用。
基于以上的理解，我们可以开始设计一个基于EtherCAT总线的六轴工业机器人控制系统。
在这个系统中，我们需要将主站和所有的从站连接到EtherCAT总线上。
主站负责发送指令到从站，从站在接收到指令后驱动机器人的电机运动。
从站还可以向主站发送数据，如传感器数据、电机位置等信息。
我们可以使用一个现有的EtherCAT控制器，如Beckhoff的EtherCAT 控制器，来管理EtherCAT总线上的主站和从站。
我们还需要编写机器人控制软件以将指令发送到从站，并处理从站返回的数据。
这可以使用高级编程语言，如C++或Python完成。
在此之后，我们需要将控制软件和机器人的硬件连接起来。
我们需要连接控制器和电机驱动器，以便从控制器发送指令到电机驱动器。
电机驱动器可以将指令转换成电机运动，并监测电机位置和速度，并将这些数据发送回从站。
从站可以将这些数据传输到主站，以进行控制和监测。
最后，我们可以测试六轴工业机器人控制系统的性能。
我们可以使用编写的控制软件向机器人发送指令，并记录电机的位置、速度和加速度。
我们还可以使用传感器采集机器人的状态数据，并将其与控制软件的指令进行比较。
基于EtherCAT的高性能交流伺服控制系统设计分析
基于EtherCAT的高性能交流伺服控制系统设计分析发布时间：2021-06-23T05:50:28.176Z 来源：《当代教育家》2021年9期作者：翟红云莫毅[导读] 伺服控制系统在现代的机械运动系统中起到了很重要的执行功能，同时伺服控制系统的性能也决定了整体机械系统的性能强度。
广西工业职业技术学院摘要：伺服控制系统在现代的机械运动系统中起到了很重要的执行功能，同时伺服控制系统的性能也决定了整体机械系统的性能强度。
现阶段，新的高性能伺服系统，大多采用了永磁同步电机全数字伺服系统，电子轴转动能够代替传统的机械轴转动，并可以利用工业以太网，同时控制多台电动机运行。
EtherCAT技术突破了传统以太网的瓶颈，能够让伺服系统的性能得到巨大提升，对此，本文对基于EtherCAT的高性能交流伺服控制系统进行了研究，并提出了一定的设计方式，以期达到提高伺服控制系统性能的目的。
关键词：EtherCAT；高性能；伺服控制系统前言：随着科技的进步，现代电子技术与交流驱动技术以及计算机信息技术都得到了飞速的发展，以往交流伺服控制系统中，对电机的控制是十分复杂的，同时性能也比较差，但这种问题已经随着新技术的发展逐渐得到了解决交流，伺服控制系统也在向着高性能方向转变，基于以太网的运动控制器在多方面，的机械设备运行中得到了广泛地使用，并且也能够让系统性能得到极大的提升。
1 基于EtherCAT的高性能交流伺服控制系统概述1.1 伺服运动控制系统伺服运动控制系统能够通过传输指令来对系统的运行动作进行控制，并做出相应的机械运动，通常而言，并不需要太大的功率，但是在制动方面需要满足频繁地切换，同时也要保证定位的精确程度，伺服运动控制系统被广泛运用在控制机器人、导航系统、自动机床等产业中。
位置伺服控制系统指的是将位置信号作为被控制的变量，当变量是速度信号时，该系统则为速度伺服控制系统[1]，在这个系统当中，速度指令会经常发生变化，这也意味着系统对变化的指令，必须能够快速反应，尽量缩短响应时间，同时系统也要有较高的抗干扰能力，从而保障运行的流畅性位置，伺服系统对设备的精确定位有着较高的要求，为了达到对速度的高要求，速度伺服控制也是不可缺少的一部分。
ethercat 入门 系统描述
EtherCAT 入门系统描述导言EtherCAT（以太CAT）是一种实时以太网通信协议，用于在工业自动化领域中，实现高性能、低延迟的实时控制系统。
本文将介绍EtherCAT的基本概念、工作原理、应用领域和入门实践，帮助读者对EtherCAT有一个全面的了解。
1. EtherCAT 概述EtherCAT是一种基于以太网的实时控制总线技术，由Beckhoff在2003年开发并发布。
EtherCAT使用一种分布式时钟同步方法，可以在微秒级实现通信，具有低延迟和高带宽的特点。
它通过实时以太网实现分布式控制器、设备和传感器之间的通信，并支持多种通信拓扑，如线性、环形和星形等。
2. EtherCAT 架构EtherCAT系统由主站和从站组成。
主站通常是一个工控机或PLC，负责发送和接收数据。
从站可以是各种类型的设备和传感器，如电机驱动器、温度传感器等。
主站通过EtherCAT总线将数据发送到从站，并从从站接收响应数据。
3. EtherCAT 性能特点3.1 高实时性EtherCAT通过一种优化的通信协议和分布式时钟同步机制，实现了高实时性的通信。
在EtherCAT网络中，从站可以将数据实时传输到主站，主站可以实时下发控制指令到从站，这使得EtherCAT非常适用于实时控制和反馈应用。
3.2 低传输延迟EtherCAT的通信延迟非常低，通常在微秒级别。
这主要得益于EtherCAT的传输方式，数据在从站上通过实时以太网线路进行处理，然后再通过总线传输到主站。
这种快速传输的特点使得EtherCAT在需要快速响应的应用中非常有用。
3.3 高带宽EtherCAT的带宽可以根据实际应用需求进行扩展，可以支持多个从站同时进行数据传输。
这使得EtherCAT在需要高带宽的应用场景中非常适用，如高速运动控制和大规模数据采集等。
4. EtherCAT 应用领域EtherCAT在众多工业自动化领域中得到广泛应用，以下是一些常见的应用领域：- 机床控制：EtherCAT可用于高精度和高速度的机床控制系统，通过将运动控制器和传感器连接到EtherCAT总线上，实现快速准确的运动控制。
基于EtherCAT现场总线技术的实践教学探索
文章编号：１００６－８２４４（２０２０）０３－０４３－０６基于ＥｔｈｅｒＣＡＴ现场总线技术的实践教学探索Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ｏｎＥｔｈｅｒＣＡＴ Ｆｉｅｌｄｂｕｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ徐季旻 金 晔（上海交通大学学生创新中心，上海２００２４０）Ｘｕ Ｊｉｍｉｎ Ｊｉｎ Ｙｅ（Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏ Ｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｔｕｄｅｎｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）［摘要］现场总线是目前工业自动化领域必不可缺的技术，相关人才的培养非常紧迫。
上海交通大学与欧姆龙共建工业自动化联合实验室，以ＥｔｈｅｒＣＡＴ现场总线为主要研究对象，探索现场总线教学的新模式。
以完善的实验平台和丰富的教学内容支撑不同形式的相关课程和项目，让学生系统掌握现场总线的应用方法，并引导学生具备一定的开发能力。
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｆｉｅｌｄｂｕｓ ｉｓ ａｎ ｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｏｆ ｒｅｌｅｖａｎｔｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ｉｓ ｆｏｒｃｅｄ．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏ Ｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ Ｏｍｒｏｎ ｂｕｉｌｔ ａ ｊｏｉｎｔ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｕｔｏ－ｍａｔｉｏｎ，ｗｉｔｈ ＥｔｈｅｒＣＡＴ ｆｉｅｌｄｂｕｓ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ，ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ａ ｎｅｗ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｆｉｅｌｄｂｕｓ ｔｅａｃｈｉｎｇ．Ｗｉｔｈ ｐｅｒｆｅｃｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｎｄ ｒｉｃｈ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｎｔｅｎｔ ｔｏ ｓｕｐｐｏｒｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｏｒｍｓ ｏｆ ｒｅｌａｔｅｄ ｃｏｕｒｓｅｓａｎｄ ｐｒｏｊｅｃｔｓ，ｓｏ ｔｈａｔ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｍａｓｔｅｒ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｉｅｌｄｂｕｓ，ａｎｄ ｇｕｉｄｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｔｏ ｈａｖｅａ ｃｅｒｔａｉｎ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｂｉｌｉｔｙ． 关键词：现场总线 ＥｔｈｅｒＣＡＴ 实践教学 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｅｌｄｂｕｓ ＥｔｈｅｒＣＡＴ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｔｅａｃｈｉｎｇ 中图分类号：Ｇ６４２．０ 文献标识码：Ｂ作者简介：徐季旻，男，主要研究方向：校企合作。
EtherCAT运动控制卡开发教程之Qt(上)：开发环境配置与简单运动控制应用
EtherCAT运动控制卡开发教程之Qt(上)：开发环境配置与简单运动控制应用今天，正运动小助手给大家分享一下EtherCAT运动控制卡开发教程之Qt,主要介绍一下如何通过Qt编程实现直线插补的运动控制。
一、ECI2828运动控制卡的硬件介绍ECI2828系列控制卡支持最多达16轴直线插补、任意圆弧插补、空间圆弧、螺旋插补、电子凸轮、电子齿轮、同步跟随、虚拟轴、机械手指令等；采用优化的网络通讯协议可以实现实时的运动控制。
ECI2828系列运动控制卡支持以太网，232通讯接口和电脑相连，接收电脑的指令运行，可以通过EtherCAT总线和CAN总线去连接各个扩展模块，从而扩展输入输出点数或运动轴。
ECI2828系列运动控制卡的应用程序可以使用VC、VB、VS、C++、C#等多种高级语言编程来开发，程序运行时需要动态库zmotion.dll。
调试时可以把ZDevelop软件同时连接到控制器，从而方便调试、方便观察。
二、Qt进行运动控制卡开发的流程1.新建Qt项目。
图1：新建Qt项目图2：选择项目路径图3：选择Qt编译套件(kits)图4：选择基类2.将函数库相关的文件复制到新建的项目中。
3.向新建的项目里面添加函数库的静态库。
（zmotion.lib）第一步:添加函数库1第二步:添加函数库2第三步:添加函数库34.添加函数库相关的头文件到项目中。
5.声明相关头文件，并定义连接句柄。
三、PC函数介绍1.PC函数手册也在光盘资料里面，具体路径如下：“光盘资料\8.PC函数\函数库2.1\ZMotion函数库编程手册V2.1.pdf”。
2.PC编程，一般如果网口对控制器和工控机进行链接。
网口链接函数接口是ZAux_OpenEth（）；如果链接成功，该接口会返回一个链接句柄。
通过操作这个链接句柄可以实现对控制器的控制。
ZAux_OpenEth()接口说明：指令1ZAux_OpenEthint32 __stdcall ZAux_OpenEth(char *ipaddr, ZMC_HA 指令原型NDLE * phandle)指令说明以太网链接控制器。
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EtherCAT总线式多轴运动控制器开发
运动控制器是数控系统实现精密运动控制的核心,是数控机床的关键设备。
随着电子技术和网络通信技术的快速进步,具有开源性、开放性和快速性的运动控制系统将成为未来的发展趋势。
因此,传统的运动控制器已不能满足现代化制造的发展需求。
基于实时以太网的多轴运动控制系统是当前工业应用技术领域的主要研究方向之一。
本文针对工业以太网技术进行了研究,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器,并提出了总体设计方案,重点设计运动控制器的硬件和软件。
在硬件设计上,本文选用了ST公司推出的ARM芯片-STM32F407ZGT作为核心处理器,以Altera公司的CycloneⅣ系列FPGA芯片-EP4CE10E22C8为协处理器。
采用倍福公司的ET1200芯片作为从站EtherCAT总线通信链路层,实现PC 机主站与从站运动控制器的通信功能。
此外,本文详细分析和设计了各个主芯片的外围接口电路、运动控制模块和电源模块等电路。
基于本系统的硬件架构,设计了运动控制器的控制程序软件结构。
采用C语言,在ARM芯片中嵌入了μ/OS-Ⅱ操作系统,开发了EtherCAT从站驱动,并设计了相应的指令解析程序。
在QuartusⅡ开发环境下,使用Verilog HDL 编程语言,对位置控制模块、S型速度规划模块和插补模块等运动控制技术进行了研究和开发。
在硬件设计基础上,完成了PCB板的绘制和加工,制作了控制器样机。
搭建多轴运动控制实验仿真平台,开发上位机硬件调试软件并验证了硬件各个模块功能。
设计了PC机主站,完成了EtherCAT通信、点到点运动控制、多轴
运动控制、S型速度规划和插补等实验。
实验结果达到预期目标,为进一步的研究工作奠定了坚实的基础。