隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的快速發(fā)展,工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)成為工業(yè)現(xiàn)代化制造系統(tǒng)中不可或缺的一部分,總線型的伺服驅(qū)動(dòng)器在自動(dòng)化生產(chǎn)加工行業(yè)也得到了越來越多的應(yīng)用。EtherCAT工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線被廣泛應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)控制方向。本課題在研究工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)上,將EtherCAT工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用于XMC4800伺服控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)了工業(yè)以太網(wǎng)總線通訊的伺服驅(qū)動(dòng)器。本課題使用Infineon（英飛凌）公司ARM_Cortex-M4架構(gòu)的XMC4800單片機(jī),通過內(nèi)部集成EtherCAT功能模塊,設(shè)計(jì)了總線型伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),主要研究工作包括:1.介紹了課題研究背景、EtherCAT總線伺服驅(qū)動(dòng)器的研究現(xiàn)狀以及EtherCAT技術(shù)的主要特點(diǎn),分析和對(duì)比了國內(nèi)外的伺服驅(qū)動(dòng)器的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì),分析工業(yè)以太網(wǎng)的研究現(xiàn)狀和不同從站方案的優(yōu)缺點(diǎn)。2.介紹了EtherCAT伺服控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)通訊部分介紹了EtherCAT數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)、狀態(tài)機(jī)模式、狀態(tài)機(jī)的請(qǐng)求與響應(yīng)機(jī)制、EtherCAT總線郵箱數(shù)據(jù)和過程數(shù)據(jù)的通信。伺服驅(qū)動(dòng)部分介紹了電機(jī)控制的關(guān)鍵技術(shù)。3.設(shè)計(jì)了以英飛凌XMC4800為核... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

EtherCAT伺服控制系統(tǒng)整體方案結(jié)構(gòu)圖

基于XMC4800和EtherCAT的伺服電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)7在調(diào)節(jié)PWM波驅(qū)動(dòng)半橋電路帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的過程中，實(shí)時(shí)通過MCU的VADC模塊采集U相和V相兩路的電流，在ADC電流采集中斷服務(wù)函數(shù)里面進(jìn)行電流環(huán)、速度環(huán)的計(jì)算。在串口中斷服務(wù)函數(shù)里面通過電機(jī)配套的絕對(duì)值編碼器獲取電機(jī)當(dāng)前位置，并計(jì)算出電機(jī)的實(shí)際速度。主站會(huì)實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前從站驅(qū)動(dòng)器的狀態(tài)字[30]、實(shí)際位置和實(shí)際速度等反饋?zhàn)兞繕?gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制。2.2系統(tǒng)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)從站方案2.2.1基于XMC4800的EtherCAT從站控制器當(dāng)前主流的EtherCAT總線伺服控制系統(tǒng)解決方案有STM32/DSP加LAN9252，STM32/DSP加ET1100從站芯片。倍福公司研發(fā)的EtherCAT總線ESC[31]（EtherCAT從站控制器）ET1100于2009年推出，可以擴(kuò)展到四個(gè)芯片總線接口，其中有八個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線內(nèi)存管理單元和同步管理器，并且支持E-BUS。但是該芯片成本很高，如果對(duì)性能和接口數(shù)量有要求，可以使用此解決方案。2015年，美國Microchip公司推出的LAN9252芯片是集成了兩個(gè)以太網(wǎng)PHY的2/3端口ESC芯片。它具有多達(dá)三個(gè)接口，并支持多達(dá)三個(gè)Fieldbus存儲(chǔ)管理單元和接口，性價(jià)比高，但是以上兩種方案需要調(diào)試ESC和MCU的底層驅(qū)動(dòng)程序，開發(fā)難度大。而本系統(tǒng)采用的是英飛凌公司推出的基于XMC4800的EtherCAT總線通訊方案[32]，MCU和ESC集成在一塊芯片上，配合IDE（集成開發(fā)環(huán)境）圖形化編程開發(fā)軟件，大大減少開發(fā)難度�；赬MC4800的EtherCAT從站功能塊圖如圖2-2所示。圖2-2基于XMC4800的EtherCAT從站功能圖Figure2-2.EtherCATslavefunctiondiagrambasedonXMC4800

EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通訊的拓?fù)淙哂嘟Y(jié)構(gòu)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通訊使用的是拓?fù)淙哂嘟Y(jié)構(gòu)[36]（Redundante_Architektur），不僅可以改善數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆�(wěn)定性，而且可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的熱插拔，增加了系統(tǒng)的靈活性。工業(yè)以太網(wǎng)具有靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以分為三類：網(wǎng)絡(luò)型、環(huán)型和混合型。出于有效性和實(shí)用性的目的，本系統(tǒng)采用環(huán)型拓?fù)淙哂嗉夹g(shù)，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)類型和混合類型太復(fù)雜并且開發(fā)成本太高并且對(duì)本課題研究并沒有什么實(shí)際性的幫助所以采用環(huán)型設(shè)計(jì)。另外使用經(jīng)濟(jì)的環(huán)形拓?fù)淙哂嘟Y(jié)構(gòu)可以解決單點(diǎn)故障對(duì)EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通信的影響，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的冗余結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-3環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的冗余結(jié)構(gòu)Figure2-3.RedundantstructureofRingNetwork

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3015937