ET1100在多轴控制系统中的应用与同步性能分析

"基于ET1100的多轴系统实现及其同步性能验证 (2013年)"，"自然科学 论文" 本文探讨的是在多轴控制系统中，如何通过Beckhoff公司的ET1100实时以太网技术提高控制精度和确保轴之间的同步性能。ET1100是一种高性能的 EtherCAT 主站模块，适用于工业自动化领域，尤其对于需要高速数据传输和精确时间同步的场合。 EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是Beckhoff公司推出的一种实时以太网通信协议，它利用标准以太网硬件实现了高速、低延迟的数据传输。与传统的以太网相比，EtherCAT 通过逆向处理以太网帧中的数据，能在极短的时间内完成大量I/O数据的交换，从而满足工业控制的实时性需求。 在本文的研究中，研究人员构建了一个基于ET1100和FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的雕刻机控制系统。FPGA被用来实现ET1100的控制时序和状态机切换，以及解析主从站间的通信协议Control over EtherCAT (CoE)。CoE是EtherCAT的一个应用层协议，专门用于控制设备的通信。此外，FPGA还负责生成电机控制驱动板所需的脉冲信号。 系统采用分布式时钟（Distributed Clock, DC）机制，这是一种确保所有从站设备与主站保持精确时间同步的方法。分布式时钟允许在 EtherCAT 网络中所有节点之间实现微秒级别的同步，这对于多轴控制系统的精确同步至关重要。通过实验，研究者验证了ET1100提供的分布式时钟在实际系统中的性能，结果显示该系统具有高控制精度和出色的同步性能，证明了这种设计的有效性和可靠性。 论文还指出，尽管 EtherCAT 技术在工业控制领域具有显著优势，但在中国的普及和应用仍处于起步阶段。因此，这项研究不仅展示了ET1100在多轴控制系统中的应用，也为国内工业自动化领域的技术进步提供了参考。 关键词：实时以太网；多轴同步；ET1100；分布式时钟 文章编号：1672-2477(2013)04-0062-04 中图分类号：TH16（机械及仪表工业自动化）；TP273（计算机硬件及接口技术） 文献标识码：A 随着数控技术的发展，对运动控制系统的实时性、开放性和精度等性能要求不断提高。 EtherCAT 的引入，尤其是在Beckhoff的ET1100支持下，为实现这些高要求提供了可能。尽管EPA（Ethernet for Plant Automation）等其他以太网技术也在尝试解决工业控制的实时性问题，但EtherCAT以其独特的优势和成熟的应用，正在逐渐成为工业自动化领域的首选解决方案。