实时以太网总线主从站本地应用同步方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种实时以太网总线主从站本地应用同步方法，同步方法用于CRTS‑Ⅲ型轨道板自动喷涂工位智能控制系统，该同步方法包括以下步骤：定义初始偏移时间，并依据开放式控制系统中EtherCAT主从站通信结构计算初始偏移时间；建立时钟模型并依据时钟模型计算主站时钟与参考时钟的时钟速率比例；利用计算得到的初始偏移时间与计算得到的时钟速率比例对同步信号进行初始化；定义参考时间偏差和测量时间偏差并计算参考时间偏差和测量时间偏差的差值；以及将计算得到的参考时间偏差和测量时间偏差的差值作为补偿主站周期剩余时间的依据，通过动态调整主站周期的方式实现EtherCAT主从站本地应用之间的同步。本发明专利技术的同步方法增强了开放式控制系统的开放性。

Synchronization Method and Device for Master-slave Local Application of Real-time Ethernet Bus

【技术实现步骤摘要】
实时以太网总线主从站本地应用同步方法及装置
本专利技术是关于控制
，特别是关于一种实时以太网总线主从站本地应用同步方法及装置。
技术介绍
CRTS-Ⅲ型无砟轨道板流水机组法，将CRTS-Ⅲ型无砟轨道板的生产工序按生产工艺要求分成若干个工位，每个工位固定配备自动化生产设备及辅助工人。生产时，轨道板随同模型借助于传输线沿着工艺流水线从一个工位移至下一个工位，固定在各工位工作的自动化设备则分别完成各工位所应完成的规定工序。随着电子技术、信息技术及控制技术的不断发展，产品多样化与个性化已成为新型制造系统的主要特点，并且对制造系统的核心部件——工位控制系统，提出了更高的技术要求，如超高速、超精密、集成、复合、智能化等。在这种情况下，开放式工位设备控制系统应运而生，开放式的控制系统致力于解决复杂多样的工艺需求与传统逻辑控制器专用封闭的控制结构之间的矛盾，其软硬件平台具有可互换性、可伸缩性、可移植性、可扩展性和可互操作性的特点，已经成为国际先进的工业机器人和数控设备控制系统的主流体系结构。相较于传统现场总线，实时以太网现场总线EtherCAT，启用了先进的控制体系结构，可将原先闭合于设备内部的控制回路开放到控制网络上。将其应用于设备控制系统中，可极大的改善系统的开放性。EtherCAT网络通常由一个主站和多个从站串联而成，其拓扑结构也有多种结构(如线形、树形、星形等)。在开放式控制系统中，通常会选用简单高效的线形拓扑结构作为其控制网络，EtherCAT主站集成在控制系统中，可代表网络上的主站节点，而从站则由控制各轴运动的伺服驱动器实现，代表网络上的从站节点。这样一来控制系统对各轴的运动控制则可转换为EtherCAT网络上主站对从站的控制。一方面为保证各轴之间的同步性，则要求EtherCAT网络上各从站之间的执行动作保持同步；另一方面为保证控制系统与各轴之间同步性，则要求EtherCAT网络上主从站之间的执行动作保持同步。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种实时以太网总线主从站本地应用同步方法及装置，其能够克服现有技术的缺点。为实现上述目的，本专利技术提供了一种实时以太网总线(EtherCAT)主从站本地应用同步方法，同步方法用于CRTS-Ⅲ型轨道板自动喷涂工位智能控制系统，该同步方法包括以下步骤：定义初始偏移时间，并依据开放式控制系统中EtherCAT主从站通信结构计算初始偏移时间；建立时钟模型并依据时钟模型计算主站时钟与参考时钟的时钟速率比例；利用计算得到的初始偏移时间与计算得到的时钟速率比例对同步信号进行初始化；定义参考时间偏差和测量时间偏差并计算参考时间偏差和测量时间偏差的差值；以及将计算得到的参考时间偏差和测量时间偏差的差值作为补偿主站周期剩余时间的依据，通过动态调整主站周期的方式实现EtherCAT主从站本地应用之间的同步。在一优选的实施方式中，初始偏移时间被定义为：在同一个主站定时周期中，主站定时器中断事件发生时间与从站SYNC0事件发生时间的时间间隔。在一优选的实施方式中，时钟模型为：T(t)＝toffset+kt其中，T表示当前系统时间，t表示绝对时钟的时间，toffset表示本地时钟与绝对时钟之间的初始偏差，k表示时钟速率，时钟速率与自己的时钟晶振频率成正比。在一优选的实施方式中，参数时间偏差定义为：treferernce_shift＝tslave_shift+tsafety/2其中，trefernece_shift为所定义的参考时间偏差；tslave_shift为从站偏移时间，用于确保从站在本次SYNC0事件发生前，过程数据帧被从站完全接收；tsafety为安全时间间隔，用于确保从站在下一个SYNC0时间发生前，过程数据帧得到完全处理。在一优选的实施方式中，测量时间偏差定义为：tmeasuring_shift＝tsync0-tsm2其中，tmeasuring_shift为所定义的测量时间偏差；tsync0表示一个周期中参考从站的SYNC0事件产生时间，tsm2表示同一个周期中参考从站的SM2事件产生时间，两者的差值表示实际测量得到的时间偏差。在一优选的实施方式中，动态调整主站周期的方法为：当参考时间偏差和测量时间偏差的差值Δt＜0时，表示实际测量得到的SYNC0事件与参考SYNC0事件的产生时间之间存在负向抖动，增大主站周期剩余时间的设定值；当参考时间偏差和测量时间偏差的差值Δt＞0时，表示实际测量得到的SYNC0事件与参考SYNC0事件的产生时间之间存在正向抖动，减小主站周期剩余时间的设定值。本专利技术提供了一种实时以太网总线(EtherCAT)主从站本地应用同步装置，同步装置用于CRTS-Ⅲ型轨道板自动喷涂工位智能控制系统，该同步装置包括：用于定义初始偏移时间，并依据开放式控制系统中EtherCAT主从站通信结构计算初始偏移时间的单元；用于建立时钟模型并依据时钟模型计算主站时钟与参考时钟的时钟速率比例的单元；用于利用计算得到的初始偏移时间与计算得到的时钟速率比例对同步信号进行初始化的单元；用于定义参考时间偏差和测量时间偏差并计算参考时间偏差和测量时间偏差的差值的单元；以及用于将计算得到的参考时间偏差和测量时间偏差的差值作为补偿主站周期剩余时间的依据，通过动态调整主站周期的方式实现EtherCAT主从站本地应用之间的同步的单元。在一优选的实施方式中，初始偏移时间被定义为：在同一个主站定时周期中，主站定时器中断事件发生时间与从站SYNC0事件发生时间的时间间隔。在一优选的实施方式中，时钟模型为：T(t)＝toffset+kt其中，T表示当前系统时间，t表示绝对时钟的时间，toffset表示本地时钟与绝对时钟之间的初始偏差，k表示时钟速率，时钟速率与自己的时钟晶振频率成正比。在一优选的实施方式中，参数时间偏差定义为：treferernce_shift＝tslave_shift+tsafety/2其中，trefernece_shift为所定义的参考时间偏差；tslave_shift为从站偏移时间，用于确保从站在本次SYNC0事件发生前，过程数据帧被从站完全接收；tsafety为安全时间间隔，用于确保从站在下一个SYNC0时间发生前，过程数据帧得到完全处理。与现有技术相比，本专利技术的实时以太网总线主从站本地应用同步方法及装置具有以下效益及优点：1.增强了开放式控制系统的开放性。本专利技术将实时以太网现场总线引入了开放式控制系统，相较于传统的现场总线传输速度更快距离更远、拓扑结构更加灵活，因此采用实时以太网替代现场总线可以进一步增强系统的开放性。2.解决了开放式控制系统中EtherCAT主站不同步造成的数据丢失问题。本专利技术直接从主从站本地应用之间的同步入手，提出了一种基于主站周期剩余时间补偿的主从站本地应用同步方法，该同步方法可以很好的解决EtherCAT主从站不同步造成的数据丢失问题。附图说明图1为本专利技术的同步方法的方法流程图；图2为EtherCAT主从站的通信结构图；图3为EtherCAT主站与参考从站的时钟速率关系图；图4为EtherCAT主站周期剩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实时以太网总线(EtherCAT)主从站本地应用同步方法，所述同步方法用于CRTS‑Ⅲ型轨道板自动喷涂工位智能控制系统，其特征在于：所述同步方法包括以下步骤：定义初始偏移时间，并依据开放式控制系统中EtherCAT主从站通信结构计算初始偏移时间；建立时钟模型并依据所述时钟模型计算主站时钟与参考时钟的时钟速率比例；利用计算得到的初始偏移时间与计算得到的时钟速率比例对同步信号进行初始化；定义参考时间偏差和测量时间偏差并计算所述参考时间偏差和所述测量时间偏差的差值；以及将计算得到的所述参考时间偏差和所述测量时间偏差的差值作为补偿主站周期剩余时间的依据，通过动态调整主站周期的方式实现EtherCAT主从站本地应用之间的同步。

【技术特征摘要】
1.一种实时以太网总线(EtherCAT)主从站本地应用同步方法，所述同步方法用于CRTS-Ⅲ型轨道板自动喷涂工位智能控制系统，其特征在于：所述同步方法包括以下步骤：定义初始偏移时间，并依据开放式控制系统中EtherCAT主从站通信结构计算初始偏移时间；建立时钟模型并依据所述时钟模型计算主站时钟与参考时钟的时钟速率比例；利用计算得到的初始偏移时间与计算得到的时钟速率比例对同步信号进行初始化；定义参考时间偏差和测量时间偏差并计算所述参考时间偏差和所述测量时间偏差的差值；以及将计算得到的所述参考时间偏差和所述测量时间偏差的差值作为补偿主站周期剩余时间的依据，通过动态调整主站周期的方式实现EtherCAT主从站本地应用之间的同步。2.如权利要求1所述的同步方法，其特征在于：所述初始偏移时间被定义为：在同一个主站定时周期中，主站定时器中断事件发生时间与从站SYNC0事件发生时间的时间间隔。3.如权利要求2所述的同步方法，其特征在于：所述时钟模型为：T(t)＝toffset+kt其中，T表示当前系统时间，t表示绝对时钟的时间，toffset表示本地时钟与绝对时钟之间的初始偏差，k表示时钟速率，所述时钟速率与自己的时钟晶振频率成正比。4.如权利要求3所述的同步方法，其特征在于：所述参数时间偏差定义为：treferernce_shift＝tslave_shift+tsafety/2其中，trefernece_shift为所定义的参考时间偏差；tslave_shift为从站偏移时间，用于确保从站在本次SYNC0事件发生前，过程数据帧被从站完全接收；tsafety为安全时间间隔，用于确保从站在下一个SYNC0时间发生前，过程数据帧得到完全处理。5.如权利要求4所述的同步方法，其特征在于：所述测量时间偏差定义为：tmeasuring_shift＝tsync0-tsm2其中，tmeasuring_shift为所定义的测量时间偏差；tsync0表示一个周期中参考从站的SYNC0事件产生时间，tsm2表示同一个周期中参考从站的SM2事件产生时间，两者的差值表示实际测量得到的时间偏差。6.如权利要求5所述的同步方法，其特征在于：所述动态调...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣慧明，王洪波，刘秋晨，吴颖强，阮涛，李备备，霍佳伟，
申请(专利权)人：中铁十四局集团房桥有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11