國(guó)內(nèi)(nei) 工業(yè)(ye) 總線基本介紹

     國(guó)內(nèi)(nei) 工業(yè)(ye) 控製總線經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前最常見(jiàn)的是CAN 總線和EtherCAT總線。而一般常見(jiàn)總線芯片無(wú)非是485通訊芯片，CAN通訊芯片，其實(shí)這種高低壓電平方式傳(chuan) 輸?shù)耐ㄓ嵖偩€並不穩(wěn)定，用在工業(yè)(ye) 產(chǎn)(chan) 品上不是很適合的。且此通訊總線已經(jīng)在中國(guó)市場(chǎng)流行了幾十年，先入為(wei) 主，加上入門技術(shù)門檻低，因而被廣泛應(yīng)用於(yu) 各種工業(yè)(ye) 控製設(shè)備中，比如PLC，運(yùn)動(dòng)控製係統(tǒng)，遠(yuǎn)程IO等等。很多工程師們(men) 也熟悉這兩(liang) 種總線技術(shù)。但是由於(yu) 硬件性能和軟件協(xié)議的限製，CAN總線更多的是應(yīng)用在通信數(shù)據(jù)量小，實(shí)時(shí)性不高的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)於(yu) 大數(shù)據(jù)量，低延時(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景，其能力就有點(diǎn)捉襟見(jiàn)肘。

     隨著工業(yè)(ye) 4.0信息時(shí)代的到來(lái)，工業(yè)(ye) 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用對(duì)於(yu) 大數(shù)據(jù)量通信和實(shí)時(shí)性有了越來(lái)越高的要求?；?yu) 此，高速工業(yè)(ye) 以太網(wǎng)總線應(yīng)運(yùn)而生，基於(yu) 以太網(wǎng)的硬件性能和改進(jìn)的數(shù)據(jù)交換協(xié)議，可以滿足大部分的高速、大數(shù)據(jù)量和高實(shí)時(shí)性場(chǎng)景。在各種工業(yè)(ye) 以太網(wǎng)總線中，又以EtherCAT總線在國(guó)內(nèi)(nei) 尤為(wei) 流行。其流行主要有以下幾個(gè)(ge) 原因：

1、EtherCAT協(xié)議是一個(gè)(ge) 完全開(kāi)放的協(xié)議。任何公司都可以使用它，可以免費(fèi)加入會(huì)(hui) 員。

2、主站采用標(biāo)準(zhǔn)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，不需要增加和改變現(xiàn)有的硬件。EtherCAT總線協(xié)議隻改進(jìn)了數(shù)據(jù)在以太網(wǎng)協(xié)議中的流動(dòng)方式，完全是一種軟件改動(dòng)。

3、有很多芯片廠商直接集成了EtherCAT從(cong) 站實(shí)現(xiàn)，這使得EtherCAT從(cong) 站設(shè)備非常容易實(shí)現(xiàn)。

     然而EtherCAT總線並沒(méi)有像CAN總線那樣更廣泛流行的原因，原因是EtherCAT主站的實(shí)現(xiàn)成本和技術(shù)門檻太高所致。

yl34511线路中心工控工業(yè)(ye) 控製主站產(chǎn)(chan) 品介紹

     yl34511线路中心工控自成立以來(lái)，一直專(zhuan) 注於(yu) 專(zhuan) 用運(yùn)動(dòng)控製係統(tǒng)的研發(fā)，從(cong) 一開(kāi)始的注塑取出機(jī)械手控製係統(tǒng)到現(xiàn)在的機(jī)器人控製係統(tǒng)等等；在控製執(zhí)行方麵，經(jīng)曆了從(cong) 脈衝(chong) ，CAN總線，RTEX總線到EtherCAT總線的發(fā)展，一步一個(gè)(ge) 腳印，可以說(shuō)在工業(yè)(ye) 運(yùn)動(dòng)控製領(lǐng)域，積累了很多豐(feng) 富的經(jīng)驗(yàn)。2015年國(guó)家大力倡導(dǎo)工業(yè)(ye) 4.0，我們(men) 積極響應(yīng)，開(kāi)始著手研發(fā)驅(qū)控一體(ti) 係統(tǒng)和EtherCAT總線伺服係統(tǒng)。配合自身的EtherCAT總線伺服係統(tǒng)發(fā)展，我們(men) 發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)的EtherCAT主站方案，要麼(me) 使用Beckhoff（倍福）公司的Twincat軟件方案，要麼(me) 就是使用其它一些外國(guó)公司的軟件授權(quán)方案，價(jià)(jia) 格都非常高昂。作為(wei) 一種工業(yè)(ye) 4.0的關(guān)(guan) 鍵技術(shù)，始終受製於(yu) 人，我們(men) 無(wú)法接受這一事實(shí)。從(cong) 那時(shí)候起，我們(men) 就下定決(jue) 心一定要研發(fā)一款適合我們(men) 運(yùn)動(dòng)控製係統(tǒng)使用的EtherCAT主站。

     自主研發(fā)不一定非要另僻蹊徑，我們(men) 選擇先站在巨人的肩膀上，快速看清方向。我們(men) 的主站係統(tǒng)使用IgH開(kāi)源項(xiàng)目，搭配Linux係統(tǒng)加實(shí)時(shí)補(bǔ)丁的路線。整個(gè)(ge) 主站係統(tǒng)的初期，其實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性並不能達(dá)到市場(chǎng)主流的EtherCAT主站性能水準(zhǔn)。但是我們(men) 同時(shí)也自研了EtherCAT總線伺服，根據(jù)自身運(yùn)動(dòng)控製係統(tǒng)的要求，定製了專(zhuan) 用的通信協(xié)議而並沒(méi)有完全遵循CiA402的伺服控製方式。讓EtherCAT主站可以搭配我們(men) 自研的EtherCAT總線伺服同時(shí)落地，應(yīng)用在我們(men) 專(zhuan) 用的運(yùn)動(dòng)控製係統(tǒng)中，該控製係統(tǒng)的性能和部署的便捷性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越我們(men) 之前脈衝(chong) 型和CAN總線係統(tǒng)，取得了質(zhì)的飛躍，同時(shí)也得到了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可。

     到了特殊的2020年，一場(chǎng)疫情讓製造業(yè)(ye) 迎來(lái)了改革的春天，工業(yè)(ye) 自動(dòng)化的需求越來(lái)越迫切。基於(yu) 此，我們(men) 決(jue) 定把自研的低成本EtherCAT主站方案和EtherCAT總線伺服，突破實(shí)時(shí)性的技術(shù)難點(diǎn)，使其完全遵循CiA402協(xié)議，然後推向市場(chǎng)，讓更多的行業(yè)(ye) 可以使用上EtherCAT總線帶來(lái)的性能提升和便利。經(jīng)過(guò)這一年努力，終於(yu) 將主站的實(shí)時(shí)性能接近了主流的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了完美的轉(zhuǎn)變。目前，我們(men) 主站係統(tǒng)的主要功能和性能參數(shù)如下：

yl34511线路中心工控EtherCAT總線伺服產(chǎn)(chan) 品介紹

     ES2A係列產(chǎn)(chan) 品是yl34511线路中心工控曆時(shí)4年自主研發(fā)的迭代兩(liang) 代的高性能總線伺服驅(qū)動(dòng)器，是yl34511线路中心工控對(duì)市場(chǎng)不斷鑽研、對(duì)技術(shù)不懈追求的結(jié)晶。ES2A係列產(chǎn)(chan) 品使用獨(dú)特的單/雙軸模塊化設(shè)計(jì)，客戶可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用自由選擇電機(jī)功率（50W~2KW/軸），搭配組合成16軸以內(nèi)(nei) 任意軸數(shù)且總功率不超過(guò)6KW的總線伺服係統(tǒng)，這大幅提高產(chǎn)(chan) 品性能和易用性。

ES2A係列產(chǎn)(chan) 品特點(diǎn)

     ?40%體(ti) 積減少和50%接線工時(shí)減少

     相比傳(chuan) 統(tǒng)單軸伺服，ES2A安裝體(ti) 積大幅縮減，其中4軸縮減約40%， 6軸縮減約50%，8軸縮減約60%，10軸縮減約70%；采用集中式電源模塊管理的多軸模塊化伺服，省去每個(gè)(ge) 伺服軸的動(dòng)力電源線、輔助電源線、控製線束、製動(dòng)電源線，大幅減輕客戶現(xiàn)場(chǎng)的布線工作，提高電氣盤櫃效率，節(jié)約安裝與(yu) 維護(hù)成本。

     ?30%能耗降低

     yl34511线路中心工控特有的伺服驅(qū)動(dòng)模塊互聯(lián)專(zhuan) 利，輕鬆實(shí)現(xiàn)多軸擴(kuò)展。通過(guò)共直流母線電氣拓?fù)洌浜峡匮u係統(tǒng)先進(jìn)的能耗管理算法，將製動(dòng)軸產(chǎn)(chan) 生的回饋電能供給非製動(dòng)軸而不是通過(guò)製動(dòng)電阻以熱能形式消耗掉，極大地提升了電能的利用率。相對(duì)於(yu) 傳(chuan) 統(tǒng)單體(ti) 伺服，可降低約30%能耗。

     ?高性能EtherCAT總線通訊方式

     EtherCAT是一種基於(yu) 工業(yè)(ye) 以太網(wǎng)技術(shù)、采用分布式時(shí)鍾同步的總線通訊方式，yl34511线路中心工控EtherCAT有如下特點(diǎn)：

     1、傳(chuan) 輸速率達(dá)2×100Mbps，100伺服軸刷新時(shí)間僅(jin) 為(wei) 0.1ms；

     2、通信周期最短可達(dá)250us；

     3、通過(guò)分布式時(shí)鍾的精確調(diào)製，同步精度小於(yu) 1us；

     4、接線更加靈活，以最常用的線型拓?fù)錇?wei) 例，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)一條網(wǎng)線串接起來(lái)，節(jié)點(diǎn)地址可自動(dòng)分配且不受新加入節(jié)點(diǎn)影響可保持；

     5、支持CiA402標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；

     ?高響應(yīng)帶寬

     電流環(huán)帶寬最高達(dá)3.2KHz，速度環(huán)帶寬最高達(dá)2KHz，專(zhuan) 門麵向高速度與(yu) 高精度的運(yùn)動(dòng)控製場(chǎng)景，極大縮短係統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，提高設(shè)備效率。