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上海圓馨能源科技有限公司
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力士樂系統結構和控制系統中通訊部分的核心有哪些？
2015-12-9 閱讀(802)
當今的工業現場總線技術均逐漸過渡到實時工業以太網階段。如西門子公司的PROHBUS到PROFINET;博世力士樂公司的SERCOS?到SERCOSIII等。同時一些新興的工業實時以太網技術也以其全新的起點和*的性能脫穎而出。其中EtherCAT(Ethernetfor Control Automation Technology)技術(也稱為以太網現場總線)，便是其中較為突出的一個。現場總線技術的實現主要依賴于主站與從站兩大部分，其中尤以主站技術zui為復雜，同時也是控制系統中通訊部分的核心。從歷*看現場總線主站技術的演變經歷了主動卡(如SERCOS一代卡)、被動卡(如SoftSERCANS卡)、軟主站(不需要專門的硬件卡，如可支持Eme疋AT總線的TwinCAT和Codesys軟件)。這使得運動控制器的開發對特殊硬件板卡的需求逐漸降低，直至*拋開，從而實現其開放性和靈活性。研究Linux下的EtherCAT主站系統在研究軟主站的基礎上又有兩個意義：一是Linux操作系統為開源系統，在其基礎上的任何軟件方面的研究都可直至底層，為自主創新提供可能。二是Linux操作系統很容易移植到ARM處理器平臺上，而ARM架構相對X86硬件系統具有諸多靈活性和開發性，方便國內廠商開發出基于自身硬件平臺的高性能控制器。因而此項研究即有助于開發基于軟主站的開放式運動控制器，同時可為研制我國自主的工業實時以太網標準提供借鑒，具有較強的實際意義。
1 Linux-FEtherCAT主站系統結構
Linux系統總體分為內核層與應用層。其中內核層運行系統的核心調度與驅動程序，內核層中的程序稱為模塊，實時性較高。應用層運行各種桌面程序和應用程序，實時性差。Linux系統下EtherCAT軟主站系統結構如圖1所示。
1)網絡設備部分。EtherCAT軟主站不使用特殊硬件，而是普通的網絡設備(如PCI網卡)。內核層中含有網絡設備模塊，但為了實現EtherCAT協議，需要對普通嘲絡設備驅動進行修改。
2)主站模塊與應用程序。為了保證實時性的要求，EtherCAT主站模塊與應用程序模塊均在內核層。其中EtherCAT主站模塊實現全部的協議解析、任務調度并為網絡設備與應用程序提供函數接口。應用程序模塊zui終實現對各種自動化系統的控制，由用戶根據具體的控制對象和控制要求進行編寫。
3)EtherCAT工具。該程序提供了各種可以在Linux用戶層運行的命令?？梢灾苯訉崿F對從站的訪問和設置。如：設置從站地址、顯示總線配置、顯示PDO數據、讀寫SDO參數等。由于用戶層無法直接訪問內核層的數據，因此需要構造Linux字符設備。通過對字符設備的訪問間接實現與EtherCAT主站模塊的通汛。
