一种EtherCAT电机驱动器与主站时钟的同步方法技术

本发明专利技术公开了一种EtherCAT电机驱动器与主站时钟的同步方法，所述EtherCAT电机驱动器包括从站控制器和主控MCU，所述主控MCU包括并口模块、同步模块和PWM模块，电机连接所述EtherCAT电机驱动器，所述同步方法包括：S1：所述EtherCAT电机驱动器接收到主站的要求使能指令后，在SYNC同步信号的中断触发时将所述PWM模块的计数器清零；S2：所述电机使能；S3：所述主站将所述从站控制器的时钟与所述主站的参考时钟的漂移值发送给所述从站控制器，所述从站控制器根据所述漂移值调整所述PWM模块的周期计数。本发明专利技术提出的同步方法极大地降低了主控MCU的负荷，可适用于低性能主控MCU。

【技术实现步骤摘要】
一种EtherCAT电机驱动器与主站时钟的同步方法
本专利技术涉及实时以太网及电机数字控制
，尤其涉及一种EtherCAT电机驱动器与主站时钟的同步方法。
技术介绍
工业现场总线工控产品至今已占据了较大的工控市场份额，并保持逐年上升的势头；其中，EtherCAT现场总线凭借其接线简单、维护容易、主从同步性能好等优点，是最具代表性的工业现场总线；2014年末被中国国家标准化管理委员会认定为GB/T31230中国推荐的国家工业现场总线标准。EtherCAT是一种开放的高实时以太网技术，在利用EtherCAT总线技术构建的工业运动控制网络里，主站可实时的发送位置/速度/转矩数据到EtherCAT驱动器从站，利用抖动性极小的同步信号触发位置/速度/转矩数据到每个从站执行。而在这个过程中，EtherCAT从站控制器(ESC)与电机驱动器控制环路的同步准确性直接影响主站与电机驱动器从站之间的同步性能。传统处理方法，为了实现从站控制器与电机驱动器控制环路的同步，首先需要在电机驱动器的主控制器程序中额外增加两个中断程序，一个是读取实时位置/速度/转矩控制数据的中断，另一个是同步信号的中断；加上电机驱动器本身的PWM控制环路中断，一共是三个中断程序；这三个中断是这种方法得以实现的基础；然后，还需要保证同步信号产生的中断和PWM控制环路中断严格同步(前者的触发时间决定于主站，后者的时钟决定于电机驱动器的主控芯片)；这种方法通常用于载有高性能处理器的EtherCAT电机驱动器上。上述同步方法存在以下缺陷：电机驱动器主控制器MCU软件构架复杂；中断嵌套处理对主控制器MCU性能要求较高；多中断时序管理存在不可控的可能。如果电机驱动器主控芯片处理性能较弱，巨大的软件开销和多中断嵌套控制可能导致其无法负荷，甚至影响其正常运行。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种EtherCAT电机驱动器与主站时钟的同步方法，极大地降低了主控MCU的负荷，可适用于低性能主控MCU。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术公开了一种EtherCAT电机驱动器与主站时钟的同步方法，所述EtherCAT电机驱动器包括从站控制器和主控MCU，所述主控MCU包括并口模块、同步模块和PWM模块，电机连接所述EtherCAT电机驱动器，所述同步方法包括以下步骤：S1：所述EtherCAT电机驱动器接收到主站的要求使能指令后，在SYNC同步信号的中断触发时将所述PWM模块的计数器清零；S2：所述电机使能；S3：所述主站将所述从站控制器的时钟与所述主站的参考时钟的漂移值发送给所述从站控制器，所述从站控制器根据所述漂移值调整所述PWM模块的周期计数。优选地，步骤S3中所述主站是以所述从站控制器的同步信号为周期，周期性地将所述漂移值发送给所述从站控制器。优选地，步骤S3中所述主站周期性地将所述漂移值发送给所述从站控制器后还将所述漂移值写入到所述从站控制器的漂移寄存器。优选地，所述主站的参考时钟是指网络中第一台具有同步功能的从站控制器的时钟。优选地，步骤S2具体为：在下一个或多个所述PWM模块的中断信号周期实现电机使能。优选地，所述PWM模块的周期计数Cp＝2*f*Tp，其中f为所述主控MCU的主频，Tp为所述PWM模块的周期。优选地，步骤S3具体包括：判定所述漂移值Cr与漂移调整阈值Count的关系；若|Cr|≥1.5Count，则所述EtherCAT电机驱动器报警处理；若-1.5Count＜Cr＜-Count，则将所述PWM模块的周期计数Cp增加PT；若-Count≤Cr≤Count，则所述PWM模块的周期计数Cp保持不变；若Count＜Cr＜1.5Count，则将所述PWM模块的周期计数Cp减小PT；其中PT为所述PWM模块的每个周期的计数增量。优选地，所述漂移调整阈值Count≤10。优选地，所述计数增量PT与所述漂移值Cr成正比例。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：针对电机驱动器采用较低运算性能，特别是中断嵌套及响应性能较弱的主控制器，本专利技术提出一种高精度的同步方法，巧妙地根据电机使能前和电机使能后两个阶段对同步性能的要求差异来分开处理：电机使能以前，PWM模块并未输出，电机驱动器的主控MCU处于空闲状态，此时对PWM模块的周期计数值作较大范围地调整，而电机使能后，从站控制器根据漂移值调整PWM模块的周期计数，将偏差均匀地补偿到电机控制器的每一个周期中，即在电机使能后PWM模块的周期计数只作微调，使得同步补偿对电机控制器产生的影响降到最低的程度，防止电机失控。而且在现有的同步方法中，电机驱动器的PWM模块输出后，通常需要三个中断(过程数据中断、同步中断和PWM模块中断)，中断嵌套及处理需要较多的资源调度也存在不可预见的问题；而本专利技术的同步方法中在电机使能后只有一个中断，不需要中断嵌套及管理，极大程度地降低了主控MCU的负荷，可适用于低性能主控MCU。在进一步的方案中，当主站同步偏差过大时，电机驱动器能够预警处理，防止电机误动作。进一步地，还可以根据同步精度要求优化补偿时间和补偿精度，使同步性能和系统稳定性达到最优水平，从而实现EtherCAT主站与EtherCAT电机驱动器网络之间的精准同步。附图说明图1是本专利技术具体实施例的驱动控制系统的结构图；图2是本专利技术具体实施例的PWM模块的中断信号和从站控制器的SYNC同步信号的时钟变化图；图3是本专利技术具体实施例的EtherCAT电机驱动器上电但电机没有使能之前的处理过程示意图；图4是本专利技术具体实施例的步骤S1的具体处理流程图；图5是本专利技术具体实施例的同步微调过程示意图；图6是本专利技术具体实施例的步骤S3的具体处理流程图。具体实施方式下面对照附图并结合优选的实施方式对本专利技术作进一步说明。如图1所示，是本专利技术具体实施例的驱动控制系统的结构图，驱动控制系统包括EtherCAT主站、EtherCAT电机控制器和电机。其中EtherCAT电机控制器包括从站控制器(本具体实施例中采用ET1100的硬件芯片)和主控MCU，主控MCU包括并口模块、同步模块和PWM模块。图1所示的箭头1为EtherCAT主站与从站控制器之间的实时数据交互，主要完成实时位置/速度/转矩数据交互及网络中分布时钟(DC)的实时补偿；箭头2为从站控制器与主控MCU之间的并口模块数据交互，主控MCU通过并口模块读取从站控制器来自EtherCAT主站的实时位置/速度/转矩指令，同时从站控制器也通过此模块读取主控MCU存储的电机实时位置/速度/转矩信息，此反馈信息最终被EtherCAT主站获取用于下一次的控制参考，且此通道也作为本专利技术用于实时读取EtherCAT主站发送给从站控制器的同步漂移信息用于校准主控MCU中的PWM模块的时钟；箭头3为PWM模块与并口模块的实时数据交互，并口模块从从站控制器获取的实时控制数据(即实时位置/速度/转矩数据)将最终作为PWM模块的输入，同时电机实时位置/速度/转矩信息为PWM模块的输出；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种EtherCAT电机驱动器与主站时钟的同步方法，所述EtherCAT电机驱动器包括从站控制器和主控MCU，所述主控MCU包括并口模块、同步模块和PWM模块，电机连接所述EtherCAT电机驱动器，其特征在于，所述同步方法包括以下步骤：S1：所述EtherCAT电机驱动器接收到主站的要求使能指令后，在SYNC同步信号的中断触发时将所述PWM模块的计数器清零；S2：所述电机使能；S3：所述主站将所述从站控制器的时钟与所述主站的参考时钟的漂移值发送给所述从站控制器，所述从站控制器根据所述漂移值调整所述PWM模块的周期计数。

【技术特征摘要】
1.一种EtherCAT电机驱动器与主站时钟的同步方法，所述EtherCAT电机驱动器包括从站控制器和主控MCU，所述主控MCU包括并口模块、同步模块和PWM模块，电机连接所述EtherCAT电机驱动器，其特征在于，所述同步方法包括以下步骤：S1：所述EtherCAT电机驱动器接收到主站的要求使能指令后，在SYNC同步信号的中断触发时将所述PWM模块的计数器清零；S2：所述电机使能；S3：所述主站将所述从站控制器的时钟与所述主站的参考时钟的漂移值发送给所述从站控制器，所述从站控制器根据所述漂移值调整所述PWM模块的周期计数。2.根据权利要求1所述的同步方法，其特征在于，步骤S3中所述主站是以所述从站控制器的同步信号为周期，周期性地将所述漂移值发送给所述从站控制器。3.根据权利要求2所述的同步方法，其特征在于，步骤S3中所述主站周期性地将所述漂移值发送给所述从站控制器后还将所述漂移值写入到所述从站控制器的漂移寄存器。4.根据权利要求1所述的同步方法，其特征在于，所述主站的参考时钟是指网络中第一台具有同步功能的从站控...

【专利技术属性】
技术研发人员：包佑炳，覃海涛，吴立，田天胜，李卫平，
申请(专利权)人：深圳市雷赛智能控制股份有限公司，深圳市雷赛软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44