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上海圓馨能源科技有限公司
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力士樂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)中通訊部分的核心有哪些？
2015-12-9 閱讀(789)
當(dāng)今的工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)均逐漸過渡到實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)階段。如西門子公司的PROHBUS到PROFINET;博世力士樂公司的SERCOS?到SERCOSIII等。同時(shí)一些新興的工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)也以其全新的起點(diǎn)和*的性能脫穎而出。其中EtherCAT(Ethernetfor Control Automation Technology)技術(shù)(也稱為以太網(wǎng)現(xiàn)場總線)，便是其中較為突出的一個(gè)。現(xiàn)場總線技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要依賴于主站與從站兩大部分，其中尤以主站技術(shù)zui為復(fù)雜，同時(shí)也是控制系統(tǒng)中通訊部分的核心。從歷*看現(xiàn)場總線主站技術(shù)的演變經(jīng)歷了主動(dòng)卡(如SERCOS一代卡)、被動(dòng)卡(如SoftSERCANS卡)、軟主站(不需要專門的硬件卡，如可支持Eme疋AT總線的TwinCAT和Codesys軟件)。這使得運(yùn)動(dòng)控制器的開發(fā)對特殊硬件板卡的需求逐漸降低，直至*拋開，從而實(shí)現(xiàn)其開放性和靈活性。研究Linux下的EtherCAT主站系統(tǒng)在研究軟主站的基礎(chǔ)上又有兩個(gè)意義：一是Linux操作系統(tǒng)為開源系統(tǒng)，在其基礎(chǔ)上的任何軟件方面的研究都可直至底層，為自主創(chuàng)新提供可能。二是Linux操作系統(tǒng)很容易移植到ARM處理器平臺上，而ARM架構(gòu)相對X86硬件系統(tǒng)具有諸多靈活性和開發(fā)性，方便國內(nèi)廠商開發(fā)出基于自身硬件平臺的高性能控制器。因而此項(xiàng)研究即有助于開發(fā)基于軟主站的開放式運(yùn)動(dòng)控制器，同時(shí)可為研制我國自主的工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)提供借鑒，具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。
1 Linux-FEtherCAT主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Linux系統(tǒng)總體分為內(nèi)核層與應(yīng)用層。其中內(nèi)核層運(yùn)行系統(tǒng)的核心調(diào)度與驅(qū)動(dòng)程序，內(nèi)核層中的程序稱為模塊，實(shí)時(shí)性較高。應(yīng)用層運(yùn)行各種桌面程序和應(yīng)用程序，實(shí)時(shí)性差。Linux系統(tǒng)下EtherCAT軟主站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部分。EtherCAT軟主站不使用特殊硬件，而是普通的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如PCI網(wǎng)卡)。內(nèi)核層中含有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備模塊，但為了實(shí)現(xiàn)EtherCAT協(xié)議，需要對普通嘲絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)進(jìn)行修改。
2)主站模塊與應(yīng)用程序。為了保證實(shí)時(shí)性的要求，EtherCAT主站模塊與應(yīng)用程序模塊均在內(nèi)核層。其中EtherCAT主站模塊實(shí)現(xiàn)全部的協(xié)議解析、任務(wù)調(diào)度并為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與應(yīng)用程序提供函數(shù)接口。應(yīng)用程序模塊zui終實(shí)現(xiàn)對各種自動(dòng)化系統(tǒng)的控制，由用戶根據(jù)具體的控制對象和控制要求進(jìn)行編寫。
3)EtherCAT工具。該程序提供了各種可以在Linux用戶層運(yùn)行的命令。可以直接實(shí)現(xiàn)對從站的訪問和設(shè)置。如：設(shè)置從站地址、顯示總線配置、顯示PDO數(shù)據(jù)、讀寫SDO參數(shù)等。由于用戶層無法直接訪問內(nèi)核層的數(shù)據(jù)，因此需要構(gòu)造Linux字符設(shè)備。通過對字符設(shè)備的訪問間接實(shí)現(xiàn)與EtherCAT主站模塊的通汛。
