比特派钱包app官网|ethercat多轴同步实时控制

作者：比特派钱包app官网

2024-03-14 18:42:47

基于EtherCAT的机器人多轴同步运动控制_ethercat 机器人-CSDN博客

基于EtherCAT的机器人多轴同步运动控制

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随着工业自动化的发展，机器人在生产线上的应用越来越广泛。为了实现高效、精确的运动控制，机器人的多轴运动必须能够实现同步操作，它能够提高机器人的运动精度和稳定性，实现更高效的生产线操作。同时，它也为机器人的协同工作和协同控制提供了基础，使得多个机器人能够在同一时间内协调运动，完成更复杂的任务。而基于EtherCAT的实时确定性以太网协议为我们提供了一种可行的解决方案。

EtherCAT是一种高性能、实时的工业以太网通信协议，它能够实现多个节点之间的快速数据传输和同步操作。在机器人多轴运动控制系统中，EtherCAT协议可以用于实现控制节点之间的命令和参考值的传递，并确保它们与一个公共时钟同步，进而使得多轴运动控制系统能够实现同步操作。这种同步有两个方面。首先，各个控制节点之间的命令和参考值的传递必须与一个公共时钟同步；其次，控制算法和反馈功能的执行也必须与同一个时钟同步。第一种同步方式已经被充分理解，并成为网络控制器的固有部分。然而，第二种同步方式在过去一直被忽视，现在成为运动控制性能的瓶颈。

具体而言，基于EtherCAT的机器人多轴同步运动控制方法包括两个关键方面的同步：命令和参考值的传递同步，以及控制算法和反馈功能的执行同步。在命令和参考值的传递同步方面，控制节点之间通过EtherCAT网络传输命令和参考值。这些命令和参考值需要在一个公共时钟的控制下进行同步，以确保各个节点按照相同的时间步进进行运动控制。EtherCAT协议提供了高速的数据传输和同步机制，能够确保命令和参考值的传递具有高精度和实时性。

与此同时，在控制算法和反馈功能的执行同步方面，各个控制节点需要按照相同的时钟进行控制算法和反馈功能的执行。这样可以确保各个节点在相同的时间点上进行运算，从而实现多轴运动的同步控制。这种同步需要在硬件和软件层面上进行支持，以确保控制节点的执行具有高精度和实时性。

以下多轴同步测试视频展示的执行器集成了1）高精度的减速器、2）高性能的无刷电机、3）高分辨率的绝对编码器，基于该执行器能够设计高精度的工业级机器人系统，并适用于各种应用。综上，基于EtherCAT的机器人多轴同步运动控制方法通过实时确定性以太网协议的支持，实现了命令和参考值的传递同步以及控制算法和反馈功能的执行同步。这种方法为机器人的多轴运动控制提供了可靠的解决方案，为工业自动化领域的发展带来了新的机遇和挑战。

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基于EtherCAT的工业机器人控制器设计

02-25

基于EtherCAT的工业机器人控制器设计

IgH-EtherCATMaster

10-28

EtherCAT的主站开发是基于EtherCAT机器人控制系统的开发中非常重要的环节。EtherLab的the IgH EtherCAT® Master是目前常见的一种开源的主站。IgH EtherCAT Master比SOEM复杂一些，但对EtherCAT的实现更为完整。下面是IgH的一个官网。

http://www.etherlab.org/en/ethercat/index.php

从这个网站下载下来的ethercat主站代码安装不方便，缺少一个Makefile文件，且它是针对Linux 2.6或者3.x内核版本编写的，有些跟以太网通信相关的内核函数不适用于Linux 4.x的版本。因此在Linux编译安装IgH时，如果你遇跟Llinux内核版本相关的问题，可以选择本资源。

具体步骤：

1.解压缩，进入文件夹

2.在Makefile中更改网卡名称为自己的以太网卡，可通过 $ip link 命令常看

3.$ make ethercatMaster

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EtherCAT 是开放的实时以太网络通讯协议，最初由德国倍福自动化有限公司(Beckhoff Automation GmbH)研发。EtherCAT 在数据链路层采用了实时调度的软件核，并采用了过程数据传输的独立通道，提高了系统的实时性；该网络具有灵活的拓扑结构，简单的系统配置，较低的构建成本等特点，可以实现其他工业以太网无法迄及的控制理念；巨大的带宽可以实现每个数据信息与其状态信息同时传输；而且 EtherCAT 还是一个完全开放的网络，这对于 EtherCAT 的研究及利用该网络开发相应的产品提供了很好的平台

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编写过程

选择PLG_PRG语言为：CFC页面向导

添加两个轴，一个是主动轴，另一个是从动轴，注意把名字更改一下：

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基于EtherCAT的机器人多轴同步运动控制

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内容

通过实时网络实现多轴运动控制的同步

2019-07-03 14:35:39

来源：Jens Sorensen，Dara O’Sullivan,Christian Aaen,ADI公司

摘要

实时确定性以太网协议（例如EtherCAT）已经能够支持多轴运动控制系统的同步运行。1 该同步包含两方面含义。首先，各个控制节点之间的命令和指令的传递必须与一个公共时钟同步；其次，控制算法和反馈函数的执行必须与同一个时钟同步。第一种同步很好理解，它是网络控制器的固有部分。然而，第二种同步到目前为止一直为人所忽视，如今成为运动控制性能的瓶颈。

本文介绍从网络控制器到电机终端和传感器全程保持电机驱动同步的新概念。所提出的技术能够大幅改善同步，从而显著提高控制性能。

问题陈述和现有技术

为了解释现有解决方案的局限性，考虑一个两轴网络运动控制系统，如图1所示。运动控制主机通过实时网络向两个伺服控制器发送命令和指令值，每个伺服控制器构成网络上的一个从机节点。伺服控制器本身由网络控制器、电机控制器、功率逆变器和电机/编码器组成。

实时网络协议采用不同的方法使从机节点与主机同步，一种常用方法是在每个节点处配置一个本地同步时钟。这种对时间的共识确保了所有伺服轴的指令值和命令均紧密同步。换言之，实时网络上的所有网络控制器都保持同步。

通常，在网络控制器和电机控制器之间有两条中断线。第一条通知电机控制器何时需要收集输入并将其放到网络上。第二条通知电机控制器何时从网络中读取数据。遵照这种方法，运动控制器和电机控制器之间以同步方式进行数据交换，并且可以实现非常高的定时精度。但是，仅将同步数据传送到电机控制器还不够；电机控制器还必须能以同步方式响应数据。如果没有这一能力，电机控制器就无法充分利用网络的定时精度。在响应指令值和命令时，电机控制器的I/O会出现问题。

电机控制器中的每个I/O（例如脉宽调制(PWM)定时器和ADC）都具有固有的延迟和时间量化。例如，我们来看图2所示的为功率逆变器产生栅极驱动信号的PWM定时器。该定时器通过比较指令值Mx与上下计数器来产生栅极信号。当控制算法改变Mx时，新的占空比要到下一个PWM周期才会生效。这相当于一个零阶保持效应，意味着每个PWM周期T内占空比仅更新一次或两次（若使用双更新模式）。

图1.典型的两轴网络运动控制系统。

、

图2.PWM定时器的占空比更新。

在实时网络上，无论数据交换如何紧密地同步，PWM定时器的时间量化将最终成为轴同步的决定性因素。当接收到新的指令值时，无法在新的占空比生效之前对其进行响应。这导致时间不确定性最长可达一个PWM周期（通常在50 μs至100 μs范围内）。实际上，网络同步周期和PWM周期之间将存在一个未经定义且可变的相位关系。将其与实时网络上低于1 μs的时间不确定性相比较，很显然，电机控制器的I/O在网络同步运动控制中起到更至关重要的作用。实际上，决定同步精度的不是实时网络，而是系统I/O。

再次参考图1，该系统具有A、B、C三个同步域，它们没有绑定在一起。它们实际上并不同步，具有最长可达一个PWM周期的可变不确定性。

同步不确定性及应用影响

在面向机器人和机床等应用的高性能多轴伺服系统中，可以清楚地看到时间不确定性的影响。在I/O级的电机控制轴之间的时间偏移量变化会对机器人或机床的最终三维定位精度产生直接且显著的影响。

考虑一个简单的运动曲线，如图3所示。在此示例中，电机速度指令值（蓝色曲线）上升后再下降。如果斜坡速率在机电系统的能力范围内，则实际速度预期值将遵循指令值。但是，如果在系统中任何位置存在延迟，则实际速度（红色曲线）将滞后于指令值，从而导致位置误差Δθ。

图3.时序延迟对位置精度的影响。

在多轴机器中，根据机器的机械结构将目标位置(x, y, z)转换为角度轴向描述(θ1, ..., θn)。角度轴向描述为每个轴定义了一系列相等时间间隔的位置/速度命令。轴之间的任何时序差异都会导致机器的精度降低。考虑图4所示的两轴示例。机器的目标路径以一组(x, y)坐标来描述。延迟使y轴命令产生时序误差，最终导致不规则的实际路径。

在某些情况下，通过适当的补偿可以最大程度地降低固定延迟的影响。然而，更关键的是无法对可变且未知的延迟进行补偿。此外，可变延迟会导致控制环路增益发生改变，从而使调整环路以获得最佳性能变得很困难。

应该注意的是，系统中任何地方的延迟都会导致机器精度不准确。因此，尽可能减小或消除延迟才能提高生产率和最终产品质量。

图4.时序延迟对位置精度的影响。

同步和新型控制拓扑

传统的运动控制方法如图5的上半部分所示。运动控制器（通常为PLC）通过实时网络将位置指令(θ*)发送到电机控制器。电机控制器由三个级联的反馈环路组成，包括控制转矩/电流(T/i)的内部环路、控制速度(ω)的中间环路和另一个控制位置(θ)的环路。转矩环路的带宽最高，位置环路的带宽最低。来自工厂的反馈保持在电机控制器本地，并与控制算法和脉宽调制器紧密同步。

采用这种系统拓扑，运动控制器和电机控制器之间通过位置指令值来实现轴的同步，但是在CNC加工等极高精度应用中，与电机控制器的I/O（反馈和PWM）同步的相关性只会使之成为问题。位置环路通常具有相当低的带宽，因此对I/O同步较为不敏感。这意味着即使网络与I/O位于不同的同步域中，指令级的节点同步性能通常也能接受。

虽然图5上半部分所示的控制拓扑很常见，但也可以使用其他的控制分区方法，例如在运动控制器侧实现位置和/或速度环路，并通过网络传送速度/转矩指令值。工业领域近期趋于转向一种新的分区方法，即所有的控制环路都由电机控制器转移至网络主机侧功能强大的运动控制器（见图5的下半部分所示）。在实时网络上交换的数据是电机控制器的电压指令(v*)和运动控制器的工厂反馈(i, ω, θ)。这种控制拓扑由功能强大的多核PLC和实时网络实现，具有诸多优势。首先，该架构具有很高的可扩展性。还可以轻松地添加/移除轴，无需担心电机控制器的处理能力。其次，由于轨迹规划和运动控制都在同一个中心位置完成，因此可以提高精度。

新的控制拓扑也有缺点。在电机控制器中去除了控制算法，因此损失了代码执行和I/O的紧密同步。控制环路的带宽越高，损失I/O同步的问题就越大。转矩/电流环路对同步特别敏感。

图5.传统（上图）和新兴（下图）的运动控制拓扑。

图6.I/O调度器将同步域绑定在一起。

建议的解决方案

将更快速的控制环路移至运动控制器提出了从网络主机直到电机终端全程同步的要求。

总体思路是使所有轴的I/O与网络同步，以使它们全都在一个同步域中运行。图6显示了一个位于网络控制器和电机控制器之间的I/O事件调度器。I/O事件调度器的主要功能是为所有外设生成同步/复位脉冲，使它们与网络流量保持同步。I/O事件调度器获取帧同步信号，该信号来源于网络控制器的本地时钟，并为必须与网络保持同步的所有I/O输出适当的硬件触发信号。

每个I/O都有自己的一组时序/复位要求，这意味着I/O事件调度器必须为每个I/O提供定制的触发信号。虽然触发信号的要求不同，但它们仍拥有一些通用法则。首先，所有触发信号必须以帧同步为基准。其次，存在与每个触发信号相关联的延迟/偏移。该延迟与I/O的固有延迟有关，例如，ADC的转换时间或sinc滤波器的群延迟。第三，存在I/O响应时间，例如，来自ADC的数据传输。I/O事件调度器掌握每个I/O的时序要求，并根据本地时钟连续调整触发/复位脉冲。生成I/O事件调度器每个输出脉冲的原理概述如图7所示。

图7.I/O调度器生成触发脉冲。

在大多数网络运动控制系统中，帧速率以及帧同步速率等于或低于电机控制器的PWM更新速率。这意味着I/O事件调度器必须每帧周期提供至少一个、也可能是多个触发脉冲。例如，如果帧速率为10 kHz且PWM速率为10 kHz，则I/O事件调度器必须为每一个网络帧提供1个触发脉冲，类似地，如果帧速率为1 kHz且PWM速率为10 kHz，I/O事件调度器必须为每一个网络帧提供10个触发脉冲。这相当于图7中的倍频器。对每个同步脉冲施加延迟时间tD，以补偿每个I/O的固有延迟。I/O事件调度器的最后一个要素是智能滤波功能。每个网络上都会存在一些流量抖动。滤波器可减少触发脉冲的抖动，并确保帧同步频率的变化率受到限制。

图7的下半部分显示了PWM同步的一个示例时序图。请注意，本例中帧同步频率是PWM频率的倍数以及I/O触发信号抖动是如何减小的。

实现方案

图8显示了一个在网络运动控制系统中实施并进行测试的推荐的同步方案示例。网络主机采用Beckhoff CX2020 PLC，并连接到PC用于开发和部署PLC程序。实时网络协议（红色箭头）为EtherCAT。

图8.同步方案的实现。

电机控制器主要采用ADI公司的fido5200和ADSP-CM408。两者结合，为网络连接的电机驱动器提供高度集成的芯片组。

fido5200是一个带有两个以太网端口的实时以太网多协议(REM)交换芯片。它在主机处理器和工业以太网物理层之间提供一个灵活的接口。fido5200包括一个可配置的定时器控制单元(TCU)，可针对各种工业以太网协议实现先进的同步方案。还可以借助专用定时器引脚实现输入捕获和方波信号输出等附加功能。定时器输入/输出与本地同步时间保持同相，因此也与网络流量保持同相。这使其不仅可以同步单个从机节点的I/O，而且可以同步整个网络中的从机节点。

REM交换芯片有两个以太网端口，因此可连接两个Phys（PHY1和PHY2）。该拓扑支持环形和线形网络。但在本实验设置中，作为演示说明，仅使用一个从机节点，并且只有一个以太网端口处于活动状态。

REM交换芯片通过并行存储器总线与主机处理器通信，确保了高吞吐量和低延迟。

用于实现电机控制器的主机处理器采用ADSP-CM408。它是基于ARM® Cortex®-M4F内核的专用处理器，用于实现控制和应用功能。该处理器包括支持工业控制应用的外设，如用于PWM逆变器控制的定时器、ADC采样和位置编码器接口。为了使所有外设与网络保持同步，采用了一个灵活的触发路由单元(TRU)。TRU将fido5200的TCU生成的触发信号重定向至ADSP-CM408上的所有时序关键型外设。这些外设包括脉宽调制器、用于相电流测量的sinc滤波器、ADC和绝对编码器接口。同步I/O的原理如图9所示。

图9.为I/O生成同步事件。

在图9中，请注意如何利用REM交换芯片上的TCU和电机控制处理器上的TRU来实现I/O事件调度器。换言之，该功能由两个集成电路实现。

电机控制器反馈三相伺服电机的相电流和转子位置。相电流使用隔离式Σ-ΔADC测量，转子位置则使用EnDat绝对编码器测量。Σ-ΔADC和编码器都直接连接至ADSP-CM408，无需任何外部FPGA或CPLD。

PWM开关频率为10 kHz，每个PWM周期执行一次控制算法。如本文所述，TCU在每个PWM周期内为ADSP-CM408提供一次同步脉冲。

实验结果

实验设置照片如图10所示。为了说明系统的同步功能，设置PLC使之运行一个持续200 μs的程序任务。任务时间还决定了EtherCAT网络上的帧速率。电机控制器以PWM方式运行，并且控制更新周期为100 μs(10 kHz)，因此需要以此速率生成同步脉冲。结果如图11所示。

图10.同步方案的实现。

图11.为I/O生成同步事件。

Data Ready（数据就绪）信号指示REM交换芯片何时向电机控制应用提供网络数据。信号每200 μs置位一次，与EtherCAT帧速率相对应。PWM同步信号也由REM交换芯片产生，用于使电机控制器的I/O与网络流量保持同步。由于PWM周期为100 μs，REM交换芯片每个EtherCAT帧调度两次PWM同步脉冲。图11中下方的两个信号HSPWM和LSPWM是其中一个电机相位的高端和低端PWM。请注意PWM信号是如何与网络流量同步的。

总结

实时以太网广泛用于运动控制系统，一些协议可实现精度小于1 μs的时间同步。但是，同步仅涉及网络主机和从机之间的数据通信。现有的网络解决方案不包括运动控制I/O同步，这限制了可实现的控制性能。

本文提出的同步方案可以实现从网络主机直至电机终端的全程同步。由于同步性能大幅改善，该方案能够显著提高控制性能。该方案还可提供跨多个轴的无缝同步。可以轻松地添加轴，并根据单个电机控制器定制同步。

同步基于I/O事件调度器，该调度器位于网络控制器和电机控制器之间。I/O事件调度器可实时高速编程，并且可进行调节以最小化抖动/频率变化效应。

本文提出的方案已经在实验设置中得到了验证，并展示了其结果。实验采用的通信协议是EtherCAT。然而，建议的方案适用于任何实时以太网协议。

参考文献

1 Jie Ma，“基于EtherCAT的多自由度运动控制系统设计与实现。”2016年第六届仪器测量、计算机、通信与控制国际会议，2016年7月。

作者简介

Jens Sorensen，ADI公司系统应用工程师，负责工业应用的电机控制解决方案。他拥有丹麦奥尔堡大学电气工程学士学位。他的主要兴趣在于控制算法、电源电子和控制处理器。

Dara O'Sullivan，ADI公司自动化、能源与传感器业务部电机和电源控制团队(MPC)的高级系统应用工程师。其专长领域是交流电机控制应用的功率转换和控制。Dara拥有爱尔兰科克大学工程学士、工程硕士和博士学位。自2001年起，Dara便从事研究、咨询和工业领域的工业与可再生能源应用方面的工作。

Christian Aaen，ADI公司的确定性以太网技术部的软件系统设计工程师。他的专业领域是嵌入式软件设计，并具有功率转换和电机驱动方面的技术背景。他拥有丹麦奥尔堡大学理学学士和理学硕士学位。

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通过实时网络实现多轴运动控制的同步

时间：2019-07-02 14:52:19

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[导读]实时确定性以太网协议(例如EtherCAT)已经能够支持多轴运动控制系统的同步运行。该同步包含两方面含义。首先，各个控制节点之间的命令和指令的传递必须与一个公共时钟同步;其次，控制算法和反馈函数的执行必须与同一个时钟同步。第一种同步很好理解，它是网络控制器的固有部分。然而，第二种同步到目前为止一直为人所忽视，如今成为运动控制性能的瓶颈。

摘要实时确定性以太网协议(例如EtherCAT)已经能够支持多轴运动控制系统的同步运行。该同步包含两方面含义。首先，各个控制节点之间的命令和指令的传递必须与一个公共时钟同步;其次，控制算法和反馈函数的执行必须与同一个时钟同步。第一种同步很好理解，它是网络控制器的固有部分。然而，第二种同步到目前为止一直为人所忽视，如今成为运动控制性能的瓶颈。本文介绍从网络控制器到电机终端和传感器全程保持电机驱动同步的新概念。所提出的技术能够大幅改善同步，从而显著提高控制性能。问题陈述和现有技术为了解释现有解决方案的局限性，考虑一个两轴网络运动控制系统，如图1所示。运动控制主机通过实时网络向两个伺服控制器发送命令和指令值，每个伺服控制器构成网络上的一个从机节点。伺服控制器本身由网络控制器、电机控制器、功率逆变器和电机/编码器组成。实时网络协议采用不同的方法使从机节点与主机同步，一种常用方法是在每个节点处配置一个本地同步时钟。这种对时间的共识确保了所有伺服轴的指令值和命令均紧密同步。换言之，实时网络上的所有网络控制器都保持同步。通常，在网络控制器和电机控制器之间有两条中断线。第一条通知电机控制器何时需要收集输入并将其放到网络上。第二条通知电机控制器何时从网络中读取数据。遵照这种方法，运动控制器和电机控制器之间以同步方式进行数据交换，并且可以实现非常高的定时精度。但是，仅将同步数据传送到电机控制器还不够;电机控制器还必须能以同步方式响应数据。如果没有这一能力，电机控制器就无法充分利用网络的定时精度。在响应指令值和命令时，电机控制器的I/O会出现问题。电机控制器中的每个I/O(例如脉宽调制(PWM)定时器和ADC)都具有固有的延迟和时间量化。例如，我们来看图2所示的为功率逆变器产生栅极驱动信号的PWM定时器。该定时器通过比较指令值Mx与上下计数器来产生栅极信号。当控制算法改变Mx时，新的占空比要到下一个PWM周期才会生效。这相当于一个零阶保持效应，意味着每个PWM周期T内占空比仅更新一次或两次(若使用双更新模式)。图1.典型的两轴网络运动控制系统图2.PWM定时器的占空比更新在实时网络上，无论数据交换如何紧密地同步，PWM定时器的时间量化将最终成为轴同步的决定性因素。当接收到新的指令值时，无法在新的占空比生效之前对其进行响应。这导致时间不确定性最长可达一个PWM周期(通常在50μs至100μs范围内)。实际上，网络同步周期和PWM周期之间将存在一个未经定义且可变的相位关系。将其与实时网络上低于1μs的时间不确定性相比较，很显然，电机控制器的I/O在网络同步运动控制中起到更至关重要的作用。实际上，决定同步精度的不是实时网络，而是系统I/O。再次参考图1，该系统具有A、B、C三个同步域，它们没有绑定在一起。它们实际上并不同步，具有最长可达一个PWM周期的可变不确定性。同步不确定性及应用影响在面向机器人和机床等应用的高性能多轴伺服系统中，可以清楚地看到时间不确定性的影响。在I/O级的电机控制轴之间的时间偏移量变化会对机器人或机床的最终三维定位精度产生直接且显著的影响。考虑一个简单的运动曲线，如图3所示。在此示例中，电机速度指令值(蓝色曲线)上升后再下降。如果斜坡速率在机电系统的能力范围内，则实际速度预期值将遵循指令值。但是，如果在系统中任何位置存在延迟，则实际速度(红色曲线)将滞后于指令值，从而导致位置误差Δθ。图3.时序延迟对位置精度的影响在多轴机器中，根据机器的机械结构将目标位置(x,y,z)转换为角度轴向描述(θ1,...,θn)。角度轴向描述为每个轴定义了一系列相等时间间隔的位置/速度命令。轴之间的任何时序差异都会导致机器的精度降低。考虑图4所示的两轴示例。机器的目标路径以一组(x,y)坐标来描述。延迟使y轴命令产生时序误差，最终导致不规则的实际路径。在某些情况下，通过适当的补偿可以最大程度地降低固定延迟的影响。然而，更关键的是无法对可变且未知的延迟进行补偿。此外，可变延迟会导致控制环路增益发生改变，从而使调整环路以获得最佳性能变得很困难。应该注意的是，系统中任何地方的延迟都会导致机器精度不准确。因此，尽可能减小或消除延迟才能提高生产率和最终产品质量。图4.时序延迟对位置精度的影响同步和新型控制拓扑传统的运动控制方法如图5的上半部分所示。运动控制器(通常为PLC)通过实时网络将位置指令(θ*)发送到电机控制器。电机控制器由三个级联的反馈环路组成，包括控制转矩/电流(T/i)的内部环路、控制速度(ω)的中间环路和另一个控制位置(θ)的环路。转矩环路的带宽最高，位置环路的带宽最低。来自工厂的反馈保持在电机控制器本地，并与控制算法和脉宽调制器紧密同步。采用这种系统拓扑，运动控制器和电机控制器之间通过位置指令值来实现轴的同步，但是在CNC加工等极高精度应用中，与电机控制器的I/O(反馈和PWM)同步的相关性只会使之成为问题。位置环路通常具有相当低的带宽，因此对I/O同步较为不敏感。这意味着即使网络与I/O位于不同的同步域中，指令级的节点同步性能通常也能接受。虽然图5上半部分所示的控制拓扑很常见，但也可以使用其他的控制分区方法，例如在运动控制器侧实现位置和/或速度环路，并通过网络传送速度/转矩指令值。工业领域近期趋于转向一种新的分区方法，即所有的控制环路都由电机控制器转移至网络主机侧功能强大的运动控制器(见图5的下半部分所示)。在实时网络上交换的数据是电机控制器的电压指令(v*)和运动控制器的工厂反馈(i,ω,θ)。这种控制拓扑由功能强大的多核PLC和实时网络实现，具有诸多优势。首先，该架构具有很高的可扩展性。还可以轻松地添加/移除轴，无需担心电机控制器的处理能力。其次，由于轨迹规划和运动控制都在同一个中心位置完成，因此可以提高精度。新的控制拓扑也有缺点。在电机控制器中去除了控制算法，因此损失了代码执行和I/O的紧密同步。控制环路的带宽越高，损失I/O同步的问题就越大。转矩/电流环路对同步特别敏感。图5.传统(上图)和新兴(下图)的运动控制拓扑图6.I/O调度器将同步域绑定在一起建议的解决方案将更快速的控制环路移至运动控制器提出了从网络主机直到电机终端全程同步的要求。总体思路是使所有轴的I/O与网络同步，以使它们全都在一个同步域中运行。图6显示了一个位于网络控制器和电机控制器之间的I/O事件调度器。I/O事件调度器的主要功能是为所有外设生成同步/复位脉冲，使它们与网络流量保持同步。I/O事件调度器获取帧同步信号，该信号来源于网络控制器的本地时钟，并为必须与网络保持同步的所有I/O输出适当的硬件触发信号。每个I/O都有自己的一组时序/复位要求，这意味着I/O事件调度器必须为每个I/O提供定制的触发信号。虽然触发信号的要求不同，但它们仍拥有一些通用法则。首先，所有触发信号必须以帧同步为基准。其次，存在与每个触发信号相关联的延迟/偏移。该延迟与I/O的固有延迟有关，例如，ADC的转换时间或sinc滤波器的群延迟。第三，存在I/O响应时间，例如，来自ADC的数据传输。I/O事件调度器掌握每个I/O的时序要求，并根据本地时钟连续调整触发/复位脉冲。生成I/O事件调度器每个输出脉冲的原理概述如图7所示。图7.I/O调度器生成触发脉冲在大多数网络运动控制系统中，帧速率以及帧同步速率等于或低于电机控制器的PWM更新速率。这意味着I/O事件调度器必须每帧周期提供至少一个、也可能是多个触发脉冲。例如，如果帧速率为10kHz且PWM速率为10kHz，则I/O事件调度器必须为每一个网络帧提供1个触发脉冲，类似地，如果帧速率为1kHz且PWM速率为10kHz，I/O事件调度器必须为每一个网络帧提供10个触发脉冲。这相当于图7中的倍频器。对每个同步脉冲施加延迟时间tD，以补偿每个I/O的固有延迟。I/O事件调度器的最后一个要素是智能滤波功能。每个网络上都会存在一些流量抖动。滤波器可减少触发脉冲的抖动，并确保帧同步频率的变化率受到限制。图7的下半部分显示了PWM同步的一个示例时序图。请注意，本例中帧同步频率是PWM频率的倍数以及I/O触发信号抖动是如何减小的。实现方案图8显示了一个在网络运动控制系统中实施并进行测试的推荐的同步方案示例。网络主机采用Beckhoff CX2020

PLC，并连接到PC用于开发和部署PLC程序。实时网络协议(红色箭头)为EtherCAT。电机控制器主要采用ADI公司的fido5200和ADSP-CM408。两者结合，为网络连接的电机驱动器提供高度集成的芯片组。fido5200是一个带有两个以太网端口的实时以太网多协议(REM)交换芯片。它在主机处理器和工业以太网物理层之间提供一个灵活的接口。fido5200包括一个可配置的定时器控制单元(TCU)，可针对各种工业以太网协议实现先进的同步方案。还可以借助专用定时器引脚实现输入捕获和方波信号输出等附加功能。定时器输入/输出与本地同步时间保持同相，因此也与网络流量保持同相。这使其不仅可以同步单个从机节点的I/O，而且可以同步整个网络中的从机节点。REM交换芯片有两个以太网端口，因此可连接两个Phys(PHY1和PHY2)。该拓扑支持环形和线形网络。但在本实验设置中，作为演示说明，仅使用一个从机节点，并且只有一个以太网端口处于活动状态。REM交换芯片通过并行存储器总线与主机处理器通信，确保了高吞吐量和低延迟。用于实现电机控制器的主机处理器采用ADSP-CM408。它是基于ARM®

Cortex®-M4F内核的专用处理器，用于实现控制和应用功能。该处理器包括支持工业控制应用的外设，如用于PWM逆变器控制的定时器、ADC采样和位置编码器接口。为了使所有外设与网络保持同步，采用了一个灵活的触发路由单元(TRU)。TRU将fido5200的TCU生成的触发信号重定向至ADSP-CM408上的所有时序关键型外设。这些外设包括脉宽调制器、用于相电流测量的sinc滤波器、ADC和绝对编码器接口。同步I/O的原理如图9所示。图9.为I/O生成同步事件在图9中，请注意如何利用REM交换芯片上的TCU和电机控制处理器上的TRU来实现I/O事件调度器。换言之，该功能由两个集成电路实现。电机控制器反馈三相伺服电机的相电流和转子位置。相电流使用隔离式Σ-ΔADC测量，转子位置则使用EnDat绝对编码器测量。Σ-ΔADC和编码器都直接连接至ADSP-CM408，无需任何外部FPGA或CPLD。PWM开关频率为10kHz，每个PWM周期执行一次控制算法。如本文所述，TCU在每个PWM周期内为ADSP-CM408提供一次同步脉冲。实验结果实验设置照片如图10所示。为了说明系统的同步功能，设置PLC使之运行一个持续200μs的程序任务。任务时间还决定了EtherCAT网络上的帧速率。电机控制器以PWM方式运行，并且控制更新周期为100μs(10kHz)，因此需要以此速率生成同步脉冲。结果如图11所示。图8.同步方案的实现图10.同步方案的实现图11.为I/O生成同步事件Data Ready(数据就绪)信号指示REM交换芯片何时向电机控制应用提供网络数据。信号每200μs置位一次，与EtherCAT帧速率相对应。PWM同步信号也由REM交换芯片产生，用于使电机控制器的I/O与网络流量保持同步。由于PWM周期为100μs，REM交换芯片每个EtherCAT帧调度两次PWM同步脉冲。图11中下方的两个信号HSPWM和LSPWM是其中一个电机相位的高端和低端PWM。请注意PWM信号是如何与网络流量同步的。总结实时以太网广泛用于运动控制系统，一些协议可实现精度小于1μs的时间同步。但是，同步仅涉及网络主机和从机之间的数据通信。现有的网络解决方案不包括运动控制I/O同步，这限制了可实现的控制性能。本文提出的同步方案可以实现从网络主机直至电机终端的全程同步。由于同步性能大幅改善，该方案能够显著提高控制性能。该方案还可提供跨多个轴的无缝同步。可以轻松地添加轴，并根据单个电机控制器定制同步。同步基于I/O事件调度器，该调度器位于网络控制器和电机控制器之间。I/O事件调度器可实时高速编程，并且可进行调节以最小化抖动/频率变化效应。本文提出的方案已经在实验设置中得到了验证，并展示了其结果。实验采用的通信协议是EtherCAT。然而，建议的方案适用于任何实时以太网协议。

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工业总线之EtherCAT多轴控制 - 知乎

工业总线之EtherCAT多轴控制 - 知乎切换模式写文章登录/注册工业总线之EtherCAT多轴控制自动化小伙在学习PLC的道路上越走越远，由于以往的经历一直在用西门子和倍福的PLC做一些项目，偶尔碰到一个朋友让我帮忙做关于分拣控制的程序，使用的是国产某川基于Codesys开发的PLC，这也是我第一次使用国产的PLC去做一些项目，由于涉及的轴数比较多，总结一下使用下来的经历。第一次做这么多轴的控制，在编写代码初期也没有考虑到快捷的方法，每一个轴对应一个功能块，纯靠逻辑堆出来的，最后一套下来，发现程序从前到后很多，仔细想一想相同功能的轴为何不用循环来做呢，那么问题来了，用循环来做，轴号该怎么传入参数呢，这是一个关键的地方，于是也找了很多资料经过实践证明是正确的。做法如下：定义一个关于轴号的指针数组g_JogAxisp:ARRAY [1..20] OF POINTER TO AXIS_REF_SM3;以20个轴为例在这里就可以将每一个轴号通过取地址的方式赋值给定义的指针变量。形式为g_JogAxisp[1]:=ADR（Axis_x);.....有多少写多少轴最后呈现的结果就是下图这样一来有多少个轴就循环多少次，大大简化的代码的量，为了便于方便移植，功能块内部都用英文的方式命名，引脚参数就用了中文方便其他的人员调试理解。最近又在开始接触Codesys面向对象的编程方法，觉得这样更直观模块化，总之在写程序的路上怎么想着把程序做到模块化，快速移植，兼容性强，正在努力中.......发布于 2023-07-21 23:47・IP 属地上海伺服电机EtherCAT总线步进驱动器赞同 1添加评论分享喜欢收藏申请

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技术文章—通过实时网络实现多轴运动控制的同步

发布者：EEWorld资讯最新更新时间：2019-07-02

来源: EEWORLD关键字：电机控制器位置精度

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摘要实时确定性以太网协议（例如EtherCAT）已经能够支持多轴运动控制系统的同步运行。1 该同步包含两方面含义。首先，各个控制节点之间的命令和指令的传递必须与一个公共时钟同步；其次，控制算法和反馈函数的执行必须与同一个时钟同步。第一种同步很好理解，它是网络控制器的固有部分。然而，第二种同步到目前为止一直为人所忽视，如今成为运动控制性能的瓶颈。本文介绍从网络控制器到电机终端和传感器全程保持电机驱动同步的新概念。所提出的技术能够大幅改善同步，从而显著提高控制性能。问题陈述和现有技术为了解释现有解决方案的局限性，考虑一个两轴网络运动控制系统，如图1所示。运动控制主机通过实时网络向两个伺服控制器发送命令和指令值，每个伺服控制器构成网络上的一个从机节点。伺服控制器本身由网络控制器、电机控制器、功率逆变器和电机/编码器组成。实时网络协议采用不同的方法使从机节点与主机同步，一种常用方法是在每个节点处配置一个本地同步时钟。这种对时间的共识确保了所有伺服轴的指令值和命令均紧密同步。换言之，实时网络上的所有网络控制器都保持同步。通常，在网络控制器和电机控制器之间有两条中断线。第一条通知电机控制器何时需要收集输入并将其放到网络上。第二条通知电机控制器何时从网络中读取数据。遵照这种方法，运动控制器和电机控制器之间以同步方式进行数据交换，并且可以实现非常高的定时精度。但是，仅将同步数据传送到电机控制器还不够；电机控制器还必须能以同步方式响应数据。如果没有这一能力，电机控制器就无法充分利用网络的定时精度。在响应指令值和命令时，电机控制器的I/O会出现问题。电机控制器中的每个I/O（例如脉宽调制(PWM)定时器和ADC）都具有固有的延迟和时间量化。例如，我们来看图2所示的为功率逆变器产生栅极驱动信号的PWM定时器。该定时器通过比较指令值Mx与上下计数器来产生栅极信号。当控制算法改变Mx时，新的占空比要到下一个PWM周期才会生效。这相当于一个零阶保持效应，意味着每个PWM周期T内占空比仅更新一次或两次（若使用双更新模式）。图1.典型的两轴网络运动控制系统。图2.PWM定时器的占空比更新。在实时网络上，无论数据交换如何紧密地同步，PWM定时器的时间量化将最终成为轴同步的决定性因素。当接收到新的指令值时，无法在新的占空比生效之前对其进行响应。这导致时间不确定性最长可达一个PWM周期（通常在50 μs至100 μs范围内）。实际上，网络同步周期和PWM周期之间将存在一个未经定义且可变的相位关系。将其与实时网络上低于1 μs的时间不确定性相比较，很显然，电机控制器的I/O在网络同步运动控制中起到更至关重要的作用。实际上，决定同步精度的不是实时网络，而是系统I/O。再次参考图1，该系统具有A、B、C三个同步域，它们没有绑定在一起。它们实际上并不同步，具有最长可达一个PWM周期的可变不确定性。同步不确定性及应用影响在面向机器人和机床等应用的高性能多轴伺服系统中，可以清楚地看到时间不确定性的影响。在I/O级的电机控制轴之间的时间偏移量变化会对机器人或机床的最终三维定位精度产生直接且显著的影响。考虑一个简单的运动曲线，如图3所示。在此示例中，电机速度指令值（蓝色曲线）上升后再下降。如果斜坡速率在机电系统的能力范围内，则实际速度预期值将遵循指令值。但是，如果在系统中任何位置存在延迟，则实际速度（红色曲线）将滞后于指令值，从而导致位置误差Δθ。图3.时序延迟对位置精度的影响。在多轴机器中，根据机器的机械结构将目标位置(x, y, z)转换为角度轴向描述(θ1, ..., θn)。角度轴向描述为每个轴定义了一系列相等时间间隔的位置/速度命令。轴之间的任何时序差异都会导致机器的精度降低。考虑图4所示的两轴示例。机器的目标路径以一组(x, y)坐标来描述。延迟使y轴命令产生时序误差，最终导致不规则的实际路径。在某些情况下，通过适当的补偿可以最大程度地降低固定延迟的影响。然而，更关键的是无法对可变且未知的延迟进行补偿。此外，可变延迟会导致控制环路增益发生改变，从而使调整环路以获得最佳性能变得很困难。应该注意的是，系统中任何地方的延迟都会导致机器精度不准确。因此，尽可能减小或消除延迟才能提高生产率和最终产品质量。图4.时序延迟对位置精度的影响。同步和新型控制拓扑传统的运动控制方法如图5的上半部分所示。运动控制器（通常为PLC）通过实时网络将位置指令(θ*)发送到电机控制器。电机控制器由三个级联的反馈环路组成，包括控制转矩/电流(T/i)的内部环路、控制速度(ω)的中间环路和另一个控制位置(θ)的环路。转矩环路的带宽最高，位置环路的带宽最低。来自工厂的反馈保持在电机控制器本地，并与控制算法和脉宽调制器紧密同步。采用这种系统拓扑，运动控制器和电机控制器之间通过位置指令值来实现轴的同步，但是在CNC加工等极高精度应用中，与电机控制器的I/O（反馈和PWM）同步的相关性只会使之成为问题。位置环路通常具有相当低的带宽，因此对I/O同步较为不敏感。这意味着即使网络与I/O位于不同的同步域中，指令级的节点同步性能通常也能接受。虽然图5上半部分所示的控制拓扑很常见，但也可以使用其他的控制分区方法，例如在运动控制器侧实现位置和/或速度环路，并通过网络传送速度/转矩指令值。工业领域近期趋于转向一种新的分区方法，即所有的控制环路都由电机控制器转移至网络主机侧功能强大的运动控制器（见图5的下半部分所示）。在实时网络上交换的数据是电机控制器的电压指令(v*)和运动控制器的工厂反馈(i, ω, θ)。这种控制拓扑由功能强大的多核PLC和实时网络实现，具有诸多优势。首先，该架构具有很高的可扩展性。还可以轻松地添加/移除轴，无需担心电机控制器的处理能力。其次，由于轨迹规划和运动控制都在同一个中心位置完成，因此可以提高精度。新的控制拓扑也有缺点。在电机控制器中去除了控制算法，因此损失了代码执行和I/O的紧密同步。控制环路的带宽越高，损失I/O同步的问题就越大。转矩/电流环路对同步特别敏感。图5.传统（上图）和新兴（下图）的运动控制拓扑。图6.I/O调度器将同步域绑定在一起。建议的解决方案将更快速的控制环路移至运动控制器提出了从网络主机直到电机终端全程同步的要求。总体思路是使所有轴的I/O与网络同步，以使它们全都在一个同步域中运行。图6显示了一个位于网络控制器和电机控制器之间的I/O事件调度器。I/O事件调度器的主要功能是为所有外设生成同步/复位脉冲，使它们与网络流量保持同步。I/O事件调度器获取帧同步信号，该信号来源于网络控制器的本地时钟，并为必须与网络保持同步的所有I/O输出适当的硬件触发信号。每个I/O都有自己的一组时序/复位要求，这意味着I/O事件调度器必须为每个I/O提供定制的触发信号。虽然触发信号的要求不同，但它们仍拥有一些通用法则。首先，所有触发信号必须以帧同步为基准。其次，存在与每个触发信号相关联的延迟/偏移。该延迟与I/O的固有延迟有关，例如，ADC的转换时间或sinc滤波器的群延迟。第三，存在I/O响应时间，例如，来自ADC的数据传输。I/O事件调度器掌握每个I/O的时序要求，并根据本地时钟连续调整触发/复位脉冲。生成I/O事件调度器每个输出脉冲的原理概述如图7所示。图7.I/O调度器生成触发脉冲。在大多数网络运动控制系统中，帧速率以及帧同步速率等于或低于电机控制器的PWM更新速率。这意味着I/O事件调度器必须每帧周期提供至少一个、也可能是多个触发脉冲。例如，如果帧速率为10 kHz且PWM速率为10 kHz，则I/O事件调度器必须为每一个网络帧提供1个触发脉冲，类似地，如果帧速率为1 kHz且PWM速率为10 kHz，I/O事件调度器必须为每一个网络帧提供10个触发脉冲。这相当于图7中的倍频器。对每个同步脉冲施加延迟时间tD，以补偿每个I/O的固有延迟。I/O事件调度器的最后一个要素是智能滤波功能。每个网络上都会存在一些流量抖动。滤波器可减少触发脉冲的抖动，并确保帧同步频率的变化率受到限制。图7的下半部分显示了PWM同步的一个示例时序图。请注意，本例中帧同步频率是PWM频率的倍数以及I/O触发信号抖动是如何减小的。实现方案图8显示了一个在网络运动控制系统中实施并进行测试的推荐的同步方案示例。网络主机采用Beckhoff CX2020 PLC，并连接到PC用于开发和部署PLC程序。实时网络协议（红色箭头）为EtherCAT。电机控制器主要采用ADI公司的fido5200和ADSP-CM408。两者结合，为网络连接的电机驱动器提供高度集成的芯片组。 fido5200是一个带有两个以太网端口的实时以太网多协议(REM)交换芯片。它在主机处理器和工业以太网物理层之间提供一个灵活的接口。fido5200包括一个可配置的定时器控制单元(TCU)，可针对各种工业以太网协议实现先进的同步方案。还可以借助专用定时器引脚实现输入捕获和方波信号输出等附加功能。定时器输入/输出与本地同步时间保持同相，因此也与网络流量保持同相。这使其不仅可以同步单个从机节点的I/O，而且可以同步整个网络中的从机节点。 REM交换芯片有两个以太网端口，因此可连接两个Phys（PHY1和PHY2）。该拓扑支持环形和线形网络。但在本实验设置中，作为演示说明，仅使用一个从机节点，并且只有一个以太网端口处于活动状态。 REM交换芯片通过并行存储器总线与主机处理器通信，确保了高吞吐量和低延迟。用于实现电机控制器的主机处理器采用ADSP-CM408。它是基于ARM® Cortex®-M4F内核的专用处理器，用于实现控制和应用功能。该处理器包括支持工业控制应用的外设，如用于PWM逆变器控制的定时器、ADC采样和位置编码器接口。为了使所有外设与网络保持同步，采用了一个灵活的触发路由单元(TRU)。TRU将fido5200的TCU生成的触发信号重定向至ADSP-CM408上的所有时序关键型外设。这些外设包括脉宽调制器、用于相电流测量的sinc滤波器、ADC和绝对编码器接口。同步I/O的原理如图9所示。图9.为I/O生成同步事件。在图9中，请注意如何利用REM交换芯片上的TCU和电机控制处理器上的TRU来实现I/O事件调度器。换言之，该功能由两个集成电路实现。电机控制器反馈三相伺服电机的相电流和转子位置。相电流使用隔离式Σ-ΔADC测量，转子位置则使用EnDat绝对编码器测量。Σ-ΔADC和编码器都直接连接至ADSP-CM408，无需任何外部FPGA或CPLD。 PWM开关频率为10 kHz，每个PWM周期执行一次控制算法。如本文所述，TCU在每个PWM周期内为ADSP-CM408提供一次同步脉冲。实验结果实验设置照片如图10所示。为了说明系统的同步功能，设置PLC使之运行一个持续200 μs的程序任务。任务时间还决定了EtherCAT网络上的帧速率。电机控制器以PWM方式运行，并且控制更新周期为100 μs(10 kHz)，因此需要以此速率生成同步脉冲。结果如图11所示。图8.同步方案的实现。图10.同步方案的实现。图11.为I/O生成同步事件。 Data Ready（数据就绪）信号指示REM交换芯片何时向电机控制应用提供网络数据。信号每200 μs置位一次，与EtherCAT帧速率相对应。PWM同步信号也由REM交换芯片产生，用于使电机控制器的I/O与网络流量保持同步。由于PWM周期为100 μs，REM交换芯片每个EtherCAT帧调度两次PWM同步脉冲。图11中下方的两个信号HSPWM和LSPWM是其中一个电机相位的高端和低端PWM。请注意PWM信号是如何与网络流量同步的。总结实时以太网广泛用于运动控制系统，一些协议可实现精度小于1 μs的时间同步。但是，同步仅涉及网络主机和从机之间的数据通信。现有的网络解决方案不包括运动控制I/O同步，这限制了可实现的控制性能。本文提出的同步方案可以实现从网络主机直至电机终端的全程同步。由于同步性能大幅改善，该方案能够显著提高控制性能。该方案还可提供跨多个轴的无缝同步。可以轻松地添加轴，并根据单个电机控制器定制同步。同步基于I/O事件调度器，该调度器位于网络控制器和电机控制器之间。I/O事件调度器可实时高速编程，并且可进行调节以最小化抖动/频率变化效应。本文提出的方案已经在实验设置中得到了验证，并展示了其结果。实验采用的通信协议是EtherCAT。然而，建议的方案适用于任何实时以太网协议。参考文献1Jie Ma，“基于EtherCAT的多自由度运动控制系统设计与实现。”2016年第六届仪器测量、计算机、通信与控制国际会议，2016年7月。

关键字：电机控制器位置精度

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　　调速电机控制器是什么　　调速电机控制器是一种电子设备，用于控制调速电机的转速和运行状态。它通过改变电机输入电压、电流、频率等参数，从而实现对电机的调速和控制。通常，调速电机控制器可以实现以下几种功能：　　调速功能：通过改变输入电压、电流、频率等参数来调节电机的转速。　　过载保护功能：当电机负载过大时，自动减小电机的输出功率，以避免电机烧坏。　　缺相保护功能：当电机输入电源中某一相缺失时，自动停止电机运行，以避免电机损坏。　　软启动功能：在电机启动时，控制器可以通过逐步升高电压、电流等参数，避免电机瞬间负荷过大，从而延长电机寿命。　　通信功能：通过串口、网络等接口，实现与计算机、PLC等设备的通信，方便对电机的监控和

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微处理器在电动车无刷电机控制器上的应用

电动车作为一种新型的代步工具，已经实实在在地被人民群众所接受。尤其是在当前油价飞涨、摩托车牌照发放受限，汽车的梦想可望而不可即的情况下，电动车越来越受到老百姓的青睐。在中国这样一个自行车王国，电动车的市场空间是值得期待的。业内人士预测，未来几年内，电动车的容量几乎相当于自行车的市场容量，全国4.5亿辆自行车用户中至少有3亿的用户将成为电动车的用户。随着电动车市场趋向成熟，无刷电机电动车逐渐占据了80%以上的市场份额，无刷电机控制器也在不断的技术进步中被广大用户所喜爱，并且将会不断地推陈出新，以丰富的功能来适应市场的变化。 PSoC微处理器是美国赛普拉斯半导体公司推出的一种现场可编程片上系统。片内备有通用模拟和数字模块，用户可

[单片机]

意法半导体（ST）针对智能工业和高端消费电子推出兼具高性能和简易性的智能电机控制器

横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商意法半导体推出了处理性能强大的智能电机控制单封装芯片组，助力智能工业即智能制造或工业4.0快速发展。下面就随半导体小编一起来了解一下相关内容吧。意法半导体的新STSPIN32F0电机控制系统级封装兼具基于微控制器的电机驱动器的处理性能和灵活性与单颗芯片的易用性和空间利用率。目标应用包括智能制造设备、电动工具和散热风扇，新兴的高端科技产品，例如无人机、机器人，以及内置高能效电机的家电，例如高性能便携吸尘器或空气净化器。意法半导体工业应用和功率转换产品部总经理Domenico Arrigo解释说：“工业4.0和高端消费电子系统设计人员需要自由、灵活地优化电机控制策略，而将中

[半导体设计/制造]

力矩电机控制器简单故障判别方法

1．力矩电机控制器通电时，电机抖动 a) 检查是否为控制信号线接头松动 b) 检查是否为三相电源缺相。 2．力矩电机控制器通电后，电机立即高速运行 a) 检查是否为控制信号已加在最大 b) 检查是否把端子“5”的+10V接入了控制输入端。 3．力矩电机控制器通电后，电机不转： a) 检查有无控制信号输入 b) 检查电机是否由于负载过大，发生堵转

[嵌入式]

博世宣布推出高精度车辆运动和位置传感器

自动驾驶需要高度精确、可靠和安全的车辆定位。博世开发了一种车辆运动和位置传感器，可以让自动车辆精确地确定其位置。该传感器首次在底特律的2019年北美国际汽车展（NAIAS）上展出，包括一个用于全球导航卫星系统（GNSS）信号的高性能接收器单元，自动驾驶汽车需要确定其绝对位置。基于卫星定位的挑战在于处理数据的不准确性。全球导航卫星系统卫星以25,000公里的距离绕地球运行，速度为每秒4,000米。当它们的信号通向地面时，它们必须穿过对流层中的电离层和云层，这会分散信号并引入误差。虽然信号对于当今的导航系统仍然足够准确，但它们无法满足自动驾驶的需求。这就是博世于2017年成立Sapcorda合资企业的原因，博世，Geo ++，三菱

[汽车电子]

基于STCl2C5410AD的电动车无刷电机控制器检测

0 引言伴随着城市化进程，人们生活的交通距离不断扩大，代替燃油汽车和自行车的电动车的普及大幅度的提高了电力资源的利用效率，促进了国民经济的健康发展。电动自行车以电力作动力，骑行中不产生污染，无损于空气质量。从改善人们的出行方式、保护环境和经济条件许可情况等因素综合来看，电动自行车目前乃至今后都有着广阔的发展空间。电动自行车所用直流电机分为有刷电机和无刷电机两种。其中有刷电机控制较简单。但其易磨损的电刷带来维修保养工作量相对较大、使用寿命相对较短等缺点。而直流无刷电机本身没有易磨损部件，电机寿命长，维修保养工作量小。但直流无刷电机采用电子换向原理工作，其控制过程比有刷电机复杂得多，因此对控制器质量的要求也高得多。目前电动

[工业控制]

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实时以太网EtherCAT网络研究及在多轴运动中的应用

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张根华

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摘要：

目前,多轴运动系统已经广泛应用于高速印刷、电子装配及智能机器人等领域,其实时和同步性能直接影响着产品的品质和性能。传统的基于现场总线的多轴运动系统,已经在远距离传输时显示出了其在速度和同步精度方面的缺陷,且各种现场总线长期缺乏统一的标准,开放性大大受限。因此,将具备高带宽、高精度和开放性好等特点的实时以太网应用到轴动领域,将很好的解决这些问题,对网络化的多轴运动系统的研究有重要的理论意义和广阔的应用前景。本文首先分析了现场总线的不足,继而通过对比引出了德国Beckhoff公司的实时以太网EtherCAT网络。接着,论文分别从物理层、数据链路层和应用层等角度详细地介绍了EtherCAT网络的运行原理及协议基础,并以主从方式搭建了EtherCAT通信网络。EtherCAT主站功能的实现主要借助TwinCAT组态软件及VC++编写的应用程序共同完成,二者之间采用ADS(自动化设备规范)路由接口进行通信。从站方面,在使用Beckhoff公司的模块完成了基本网络的搭建后,论文进一步将其应用到了多运动系统。在多轴运动系统的具体设计中,论文以PSoC器件为EtherCAT微处理器中心单元配合EtherCAT从站控制器实现了复杂从站设备功能,完成了多步进电机的细分驱动和加减速规划等设计。最后,论文借助netANALYZER实时以太网分析仪和Wireshark网络封包分析软件完成了EtherCAT网络报文的捕获及系统性能的测试和分析。实验结果表明,本文完成了EtherCAT网络的搭建和远程通信,且其优越的高速和高同步精度性能,十分适合远距离多轴同步运动的控制。

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关键词：

实时以太网

多轴运动

现场总线

路由接口

远程通信

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