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总线通讯协议

Bus protocol

基于EtherCAT实时通信的电机驱动控制
ethercat应用于国内外高精度电机驱动控制。市场上大部分的伺服驱动程序可以将以太网通信接口集成，作为以太网从站直接配置。为了实现基于ethercat的马达驱动系统，可以集中于ethercat主站的设计。考虑到主站开发周期较长的样本代码，商用主站软件一般用于二次计划开发。Intervalzero公司的Kingstar Motion Software将高价的运动控制板以软件的形式置换，包括对应的Ethernet主站代码，用以太网标准交换特别的网络协议和IO硬件基于Ethernet支持canopen的使用。为了构建基于低成本以太网的伺服控制系统
 
 
本文结合EtherCAT总线技术、KingStar Motion软件和商业驱动器，设计一种基于EtherCAT通信的电机驱动控制方案，实现对电机的实时驱动控制。
 
以太网系统采用主从设备结构，并且所有通信都由主站发起。当以太网设备独立地处理双向传输（TX和RX）的特征在全双工模式下操作时，主站发送的消息可以通过RX射线返回到主站控制单元。这个通信机构使整个通信网自由，确保网络。
以太网主站发送下行链路消息。然后，每个从站通过所有从站，包括必要的数据。当消息通过时，以太网从站分析去往站的数据，并根据对应的命令从数据帧中提取或插入数据。然后，更新对应的工作计数器（WKC）以标识数据帧由从站处理。然后，将数据帧传送到下一个相邻的从站。这个过程由从硬件完成。而且，它使通过各个从站的Ethernet数据帧的时间非常小，并且延迟大约为100~500ns。并且，确保网络的高实时性能。在跨越所有从站之后，由从站处理的数据帧被用作上行链路消息，并且从最后的从站返回到主站。在接收到上行链路数据消息之后，主站处理返回的数据以终止一个通信
 
 
基于ethercat通信的马达驱动控制系统主要由工业计算机、ethercat总线、伺服驱动器、伺服马达、反馈编码器构成。
 
工业计算机被配置为基于PC的ethercat主站。然后，它定期接收从站上传来的位置和速度数据，产生对应的计算，然后作为发送对应的参考电流或扭矩的以太网从站伺服驱动器通过编码器接收所收集的马达参数，通过Etherscat母线，将周期性对应的数据传输至主站，由主站驱动伺服电机接收发出的数据和控制命令。控制系统设计为典型的3个闭环（位置环、速度环和电流环）模式，伺服驱动器仅进行当前闭环动作的速度和位置的闭环计算在工业计算机中完成。
工业计算机和伺服驱动器构成Ethernet主站-从站结构。其中，将伺服驱动器作为ethercat从属，选择了宁波相公司的axn驱动器。相应的Ethernet从控制器ESC和微处理器芯片被集成以支持COE（Ethernet cat上的Cannopen）应用层协议。该配置相对简单，可以同时实现与主站的通信功能和电机驱动。因此，整个系统的密钥和难点在于以太网主站和主从站之间的通信软件的设计。
 
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