【技术实现步骤摘要】
本专利技术ethercat通讯同步，基于ethercat的一体式从站控制系统、方法及主从站系统。
技术介绍
1、目前，伺服电机控制和io模块是工控领域两个重要的组成部分。现场总线ethercat协议能够满足工控行业的高性能实时性，可以实现微秒级并且稳定可靠传输数据。行业内开始使用ethercat作为伺服电机和io模块的通信协议，通过esc从站控制芯片来实现ethercat主站控制伺服系统和io模块。如图1所示，常规的主从站系统中，一般一个模块需要使用一个esc芯片和对应的上层协议，开发两个模块会增加ecs芯片成本和开发时间。
技术实现思路
1、技术目的：针对上述技术问题，本专利技术提出了一种基于ethercat的一体式从站控制系统、方法及主从站系统，能够实现基于ethercat的一体式伺服电机控制和io控制，减少esc从站控制芯片的成本，减少应用层的开发周期。
2、技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种基于ethercat的一体式从站控制系统，包括设置于从站的从站处理器mcu、从站控制器esc、伺服系统、io模块和物理层器件；
4、所述io模块使用gpio接口连接从站处理器mcu，伺服系统设有fpga，从站处理器mcu与fpga之间通过16位异步通信接口或者spi串口通信；
5、所述从站处理器mcu设有coe接口模块，所述coe接口模块按照标准规范结合了cia402协议与cia401协议，用于对io模块
6、所述从站处理器mcu通过异步通信接口或spi串口与从站控制器esc传输数据，从站控制器esc使用mii接口或ebus接口连接物理层器件，从站控制器esc设有存储器eeprom。
7、作为优选，所述从站控制器esc使用et1100芯片或者使用fpga的ip core实现。
8、作为优选，所述从站处理器mcu使用pdo周期性过程数据通信的方式实现与io模块和伺服系统之间的通信。
9、一种主从站系统，设有主站和一个以上的从站，主站与从站之间通过ethercat总线连接，各个从站配置所述的基于ethercat的一体式从站控制系统。
10、作为优选，所述主站的pc使用支持ethercat的nic独立网卡。
11、一种基于ethercat的一体式从站控制方法，从站端执行以下步骤：
12、启动硬件初始化程序，初始化各个gpio接口、异步通信接口或者spi串口；
13、检查eeprom是否写入，检查对应的应用层事件请求寄存器是否已经映射，然后初始化irq、sync0、sync1三个中断，其中，irq用于为pdi过程数据接口提供中断服务，sync0和sync1用于分布式同步时钟；
14、依次初始化ethercat状态机、邮箱、coe模式接口、对象字典和同步模式状态，包括初始化cia402和cia401的对象字典、初始化cia402的轴对象和cia401的io对象；
15、进入ethercat的应用循环程序。
16、作为优选，所述从站同步模式分为三种，分别是自由运行模式、同步于数据输入或输出模式，以及同步于dc分布时钟模式。
17、作为优选，所述方法包括修改从站xml配置文件的操作，主站通过读取修改后的xml配置文件，实现与从站处理器mcu的数据交换；
18、从站xml配置文件的修改流程具体包括：
19、dictionary的datetype增加cia401的rxpdo映射、txpdo映射和cia401对象字典的数据类型；
20、dictionary的object增加cia401的rxpdo映射、txpdo映射和cia401对象字典的详细数据；
21、sm的defaultsize为cia402和cia401的数据大小，即sm的defaultsize的大小要在cia402的数据长度上增加cia401的数据长度；
22、rxpdo增加cia401的pdo映射和映射的对象字典；
23、txpdo增加cia401的pdo映射和映射的对象字典。
24、有益效果：由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：
25、(1)伺服系统的应用层使用的是cia402电机控制协议，io模块的应用层使用的是cia401io控制协议，本专利技术将io模块结合到cia402协议中，减少了应用层的开发，可以同时控制伺服系统和io信号；
26、(2)本专利技术在通过使用一个esc芯片，以及能够适应不同工况条件下的输入输出io信号线，能够实现一体式控制。
27、(3)本专利技术中一体式的io信号使用ethercat的pdo(process data object)过程数据对象通信，不使用ethercat的sdo(service data project)服务数据对象通信，可以传输周期性的数据，增加通信的传输速度，满足工业控制的需求。
28、(4)本专利技术能够实现基于ethercat的一体式伺服电机控制和io控制，减少esc从站控制芯片的成本，减少应用层的开发周期，可以通过一个主站去控制伺服系统和接受传感器、开关、数字或模拟信号，并且可以通过主站输出数字、模拟或脉冲信号。伺服系统和io模块的结合可以对运动控制系统实现更加精确的控制和监控，能够节约电柜的空间和生产加工的成本。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于EtherCAT的一体式从站控制系统，其特征在于，包括设置于从站的从站处理器MCU、从站控制器ESC、伺服系统、IO模块和物理层器件；
2.根据权利要求1的所述的一种基于EtherCAT的一体式从站控制系统，其特征在于：所述从站控制器ESC使用ET1100芯片或者使用FPGA的IP core实现。
3.根据权利要求1的所述的一种基于EtherCAT的一体式从站控制系统，其特征在于：所述从站处理器MCU使用PDO周期性过程数据通信的方式实现与IO模块和伺服系统之间的通信。
4.一种主从站系统，其特征在于：设有主站和一个以上的从站，主站与从站之间通过EtherCAT总线连接，各个从站配置如权利要求1-3任一所述的基于EtherCAT的一体式从站控制系统。
5.根据权利要求4的所述的一种主从站控制系统，其特征在于：所述主站的PC使用支持EtherCAT的NIC独立网卡。
6.一种基于EtherCAT的一体式从站控制方法，其特征在于，从站端执行以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种基于EtherCAT的
8.根据权利要求6所述的一种基于EtherCAT的一体式从站控制方法，其特征在于，所述方法包括修改从站XML配置文件的操作，主站通过读取修改后的XML配置文件，实现与从站处理器MCU的数据交换；
...【技术特征摘要】
1.一种基于ethercat的一体式从站控制系统，其特征在于，包括设置于从站的从站处理器mcu、从站控制器esc、伺服系统、io模块和物理层器件；
2.根据权利要求1的所述的一种基于ethercat的一体式从站控制系统，其特征在于：所述从站控制器esc使用et1100芯片或者使用fpga的ip core实现。
3.根据权利要求1的所述的一种基于ethercat的一体式从站控制系统，其特征在于：所述从站处理器mcu使用pdo周期性过程数据通信的方式实现与io模块和伺服系统之间的通信。
4.一种主从站系统，其特征在于：设有主站和一个以上的从站，主站与从站之间通过ethercat总线连接，各个从站配置如权利要求1-3任一所述的基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：费秀峰，宁佳佳，兰周军，卜华，甘代忠，宁冬冬，
申请(专利权)人：南京蓝昊智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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