EtherCAT总线在运动控制系统的应用ppt课件.ppt

EtherCAT总线在运动控制系统中的应用,1,全球40多个驱动产品制造商发布了具有EtherCAT接口的驱动器全球850个EtherCAT会员单位,AMKBECKHOFFCTDanaherKEBLTI（LUST）SEWStober鲍米勒力士乐伦茨百格拉正频,2,系统结构图,I/O,IPC,伺服驱动,EterhCAT总线,3,EtherCAT是什么？,超高速工业以太网,超高速工业以太网,4,EtherCAT性能表现,传输速率:2x100Mbaud（全双工）“火车”(以太网帧)不停地飞速行使100伺服轴(每个8ByteIN+OUT)：100s=0.1ms分布于100节点的1000开关量I/O：30s=0.03ms200模拟量I/O(16bit)：50s,20kHz采样频率,运行原理：飞速传输的以太网协议,SlaveDevice,EtherCATSlaveController,SlaveDevice,EtherCATSlaveController,在帧的传输过程中过程数据被提取或插入每个从站对过程数据的大小几乎无限制（1Bit60Kbyte,如果需要则使用几个以太网帧传输）每一个循环中帧的报文数据构成可以不同。如：超短循环时间用于轴数据，稍长循环用于I/O刷新并支持异步的、事件触发的通信,EterhCAT协议架构,logicalProcessimage:upto4GByte,0,232,Telegramstructure,EthernetHDR,HDR1,PLCData,HDR2,NCData,HDRn,Datan,CRC,PLCData,Datan,NCData,EtherCAT分布式时钟(1s同步精度）,各个驱动器之间以及驱动和I/O之间精准同步(1s!)通过分布时钟的精确校准实现,伺服驱动,EtherCAT总线,I/O,误差1s,EtherCAT从系统上突破了传统总线,传统的总线数据传输-需要经过3次接力数据才能到达程序,Input,Output,最大输入读取时间：=I/O内部总线传输时间+现场总线传输时间+CPU传输到内存时间,EtherCAT：采用一网到底的结构,总线直达I/O，不再需要I/O内部总线到现场总线的接力.DMA直接将总线传上来的数据复制到内存，不再经过CPU.,不再需要I/O内部总线,不再需要特殊的主站接口,BusCycle,BusCycle,BusCycle,BusCycle,BusCycle,BusCycle,BusCycle,EtherCAT：采用一网到底的结构,EtherCAT系统结构,EtherCAT：采用一网到底的结构,TDMA(timeforDatatransferfrom/toEthernetControllerperDirectMemoryAccess):negligible,EtherCAT系统结构,灵活的拓补结构,I/O,IPC,伺服驱动,EterhCAT总线,13,冗余功能:防止网络断线,SlaveM-1,RX,TX,RX,TX,J,J,J,J,.,.,只需要两个以太网口，无需其他特殊硬件,在EtherCAT上层的运动控制协议,对于设备的控制EtherCAT采用经过大量实践检验的现有协议CANopenoverEtherCAT:I/O,驱动,阀导，等.SERCOSoverEtherCAT:用于伺服驱动,CANopen,DeviceDeviceDeviceDeviceProfileProfileProfileProfileABCXOSILayer7:EtherCATSpecCommunicationProfile“OSILayer2:EtherCATDataLinkLayerOSILayer1:EthernetPhysicalLayer(IEEE802-3)Bus-Line,?,EtherCAT给运动控制系统带来的好处,不再需要专门的运动控制单元成本更低、无轴数限制。超快的数据传输可以让位置环周期控制在微妙级多轴精确同步，驱动和I/O之间精确同步1s灵活的拓补结构出色的调试诊断性能网络线路冗余熟悉的设备控制协议CANopenSercos容易学习多主站之间实时数据交换EtherCAT不仅是驱动器外部总线还是驱动器内部总线多个驱动器制造商采用EtherCAT作为驱动器内部总线EtherCAT不仅是运动控制总线还是I/O总线、传感器和执行器总线周边产品齐全,EtherCAT在运动控制及其他方面的应用情况,17,EtherCAT被广泛应用,10/12/2019,EtherCAT:EthernetControlAutomationTechnology,从2003年以来EtherCAT应用的节点数量在工业以太网中是最多的。,18,EtherCAT应用场合,需要快速的场合:运动控制例如：机器人、机械手液压/电子冲压机场加工中心木材价格设备包装设备印刷设备需要检测/测量的场合闭环控制,10/12/2019,EtherCAT:EthernetControlAutomationTechnology,19,例1：绕线机,绕线机控制,10/12/2019,EtherCAT:EthernetControlAutomationTechnology,20,例2：弯管机,IWMAutomation:EtherCATandSafetyoverEtherCAT,10/12/2019,EtherCAT:EthernetControlAutomationTechnology,21,例3：灯具生产,10/12/2019,EtherCAT:EthernetControlAutomationTechnology,22,例4：机器人控制,10/12/2019,EtherCAT:EthernetControlAutomationTechnology,例子:机器人:时间上第一个用Java和EtherCAT控制的机器人.UniversityofLund,Sweden:RobotcontrollerimplementedonstandardPCwithRealTimeJava.,PhotousedwithpermissionfromCNETNetworks,Inc.,Copyright2007.Allrightsreserved.,23,倍福基于EtherCAT的运动控制产品,24,适用于高动态定位任务的驱动系统,数字式紧凑型伺服驱动器AX20 xx,直线伺服电机ALxxxx,数字式紧凑型伺服驱动器AX25xx,同步伺服电机AM2000/AM3xxx,数字式紧凑型伺服驱动器AX5xxx,25,AX5000|数字式紧凑型伺服驱动器,26,技术亮点,快速控制回路电流控制环：最快31.25s速度控制环：最快62.5s位置控制环：最快125s高速EtherCAT系统通讯单通道或双通道伺服驱动器自由搭配多轴控制系统双通道驱动器可以自由匹配两个不同的电机直流母线技术和制动能源管理系统各种伺服电机接口：多种反馈接口支持各种伺服电机支持大范围电机电流量程,AX5000|数字式紧凑型伺服驱动器,27,技术亮点,高速捕获输入100480VAC宽电压设计内置主滤波器内置安全功能（可选）重启锁定功能TwinSAFE：用于运动控制的智能安全功能设计紧凑，便于控制柜安装（深300mm）AX-Bridge快速连接电源和直流母线灵活多变的冷却方案（无风扇，强制冷却，冷却板）,AX5000|数字式紧凑型伺服驱动器,28,功能特点,电机反馈：旋转变压器,电源100VAC480VAC,状态显示，例如轴轴标识符或故障信息,电机反馈：Sin/Cos1Vss、TTL、单圈或多圈、EnDat、Hiperface、BiSS,24VDC控制和制动电压,8点数字量I/O，例如启用、限位开关、捕获输入、故障信息,EtherCAT系统总线,直流电源/直流母线,可选的接口板用插槽，例如附加反馈,制动控制/电机温度监控,可选的重启锁定用插槽或可选的TwinSAFE安全卡,Navigationstasten,电机电路,执行材质鉴定,导航键（Enter,Up/Down）,AX5000|数字式紧凑型伺服驱动器,29,AX51xx|单通道伺服驱动器,单轴伺服驱动器，用于最大额定电流为25A的电机,30,AX5118,AX5125|额定输出电流分别为18A和25A,新,AX51xx|单通道伺服驱动器,31,AX5118,AX5125|额定输出电流分别为18A和25A,适用于电源、直流母线和控制电压的快速连接电源分配模块AX5911,适用于AX5118和AX5125的快速连接电源分配模块AX5921,适用于用于伺服驱动器的快速连接电源模块AX5901,AX51xx|单通道伺服驱动器,新,32,AX52xx|双通道伺服驱动器,双通道伺服驱动器，可以驱动两个电机，最大总电流为12A,33,多种电机接口,AX5000,34,基于PC控制和AX5000的运动控制系统,35,应用于运动控制系统中的快速I/O,极高的时间分辨率10ns准确的时间控制1s,36,快速信号采样,记录模拟量值|超采样模块,超采样极速检测,PLC周期,PLC周期,检测周期,37,多次输出模块,可在1个PLC扫描周期内输出多个脉冲的数字量模块。,38,带有细分功能的编码器模块EL5101,速度更平滑，控制更精确,EncoderSignal,Cycles,1234567,34