CANopen与EtherCAT运动控制网络简介-深圳泰科智能伺服技术.PDFVIP

CANopen 与EtherCAT 运动控制网络简介 ©techservo 2014 深圳市泰科智能伺服技术有限公司 CANopen 与EtherCAT 运动控制网络简介 一、控制结构 1. 简介： CANopen 与 EtherCAT 是国际上网络运动控制的开 放标准协议。它们可以简化连线、降低成本、增强诊断功 能等。CANopen 主要应用于分布式控制系统，而 EtherCAT 可以应用在集中式与分布式2 种控制结构中。 每种网络都有其自身的优点。泰科智能为这2 种网络 控制结构提供一个齐全的步进与伺服驱动控制解决方案。 同时，还提供相关的软件工具，以简化系统调试，且易于 从CANopen 网络移植到EtherCAT 网络。 2. 集中式与分布式运动控制： 系统任务的等级与分配如下图所示。绿色表示控制器，蓝色表示驱动器。在集中式结构中，除了电流环以外，所 有的任务都由控制器完成。电流环应该至少每 100us 更新一次，这会把很高的计算负担放在控制器上，且必须使用 高速数据通讯链路。 在分布式控制系统中，所有的伺服环都在驱动器内完成。在轮廓模式（下载运动参数并启动运行）下，驱动器内 部也执行路径规划。驱动器无需增加附加的成本，而且能省去运动控制卡。由于位置环的刷新率远低于电流环，因此 只需使用一个低速的网络即可。 集中式 分布式 操作界面 操作界面 状态序列 状态序列 路径规划 路径规划 位置环 位置环 速度环 速度环 电流环 电流环 ·更适合轴间高度耦合的情况 如机器手 ·点到点及多数轮廓曲线的理想选择 ·更高效的实时伺服环调整 ·低成本解决方案、最小化驱动器尺寸 ·要求更高带宽网络 ·只要求低带宽网络 ·易扩展、无增加控制器负担 ©techservo 12/06/2014 2 CANopen 与EtherCAT 运动控制网络简介 3. PVT 路径规划： 在分布式控制协同运动系统中，EtherCAT 和CANopen 都使用PVT 做路径规划：控制器生成一系列的点，来定 义在指定的时间点上，每个轴的位置与速度值。PVT 路径规划是定义运动轨迹的一种非常高效的方法。 一般来说，轨迹点每隔10ms 被发送到驱动器的缓冲区中。驱动器实行三阶插补来生成最优的曲线。插补之后， 每个驱动器上的位置环以几千赫兹的速率同步更新。 PVT规划器 PVT PVT PVT 插补 伺服环 4. 网络的速度与效率： 对运动控制系统网络而言，效率、决定性与同步性远比速度重要。标准以太网的传输速度超过 CANopen 速度 100 倍，但主要被设计用于异步传输大数据文件。网络上的消息冲突是毁灭性的，必须重新发送。CANopen 主要被 创建用于低成本传送实时小数据包，对于分布式控制而言，完全可满足其实时性要求。 EtherCAT 给以太网带来了同步性与决定性，相对于许多被实时修改过的标准以太网，EtherCAT 显然是最有效 的。对于分布式控