伺服驱动器的EtherCAT从站设计.docx

伺服驱动器的EtherCAT从站设计贾凤鹏赵武阳沈阳新松机器人自动化股份有限公司，辽宁丰田金杯技师学院，辽宁沈阳110168摘要：EtherCAT是以以太网为基础的工业现场总线，具有拓扑灵活，配置简单，数据传输实时性、同步性好等优点。本文介绍了Ethercat从站的基本结构，并以ET1100芯片为实现伺服驱动器从站核心芯片，对其硬件电路设计进行了详细的描述。关键词：EtherCAT;伺服驱动器;硬件电路;ET1100引言：随着伺服系统对动态响应和控制精度的要求不断提高，实际系统间传递信息的规模和负责度也不断增加，这给运动控制系统提出了更高的要求，将工业以太网技术运用于伺服驱动系统中，使系统实现高速，高精同步协调控制成为可能。EtherCAT作为一种工业以太网协议，具有全双工通信，数据传输具有高速、高效的特点。[1]本文采用Beckoff公司推出的ET1100芯片负责数据链路层部分。通过硬件机制完成主站和从站之间的数据交换，当EtherCAT数据报文经过从站节点时ET1100芯片对EtherCAT数据报文进行读取或者插入[2]。本设计中采用TI的微处理器TMS320F28335芯片负责应用层部分。1硬件电路的整体结构伺服驱动器EtherCAT从站的硬件设计主要包括两部分：电机控制部分硬件设计和EtherCAT通信部分硬件设计，本文主要研究EtherCAT通信部分硬件设计。EtherCAT从站节点硬件电路主要包含ET1100外围电路，PHY芯片外围电路，PDI接口和物理端口通信配置电路等。TMS320F28335作为从站节点CPU与ET1100芯片之間采用并行接口方式交换数据;整体接口结构框图如下所示：从站上电时由主站根据EEPROM存储的数据配置ET1100。以太网口PHY0实现与主站之间的通信，接收主站下行报文和发送上行报文给主站，以太网口PHY1实现与下一个从站之间的通信。2网络接口设计EtherCAT协议和标准的以太网协议完全兼容，所以EtherCAT不需要专门的物理层连接设备，使用普通以太网的物理层连接设备即可。主要包括RJ45连接器，隔离变压器和物理层的PHY芯片。本文中网络接口由网卡芯片KSZ8081MNX和内置隔离变压器的双口RJ45组成，详细电路如图2，图3所示：ET1100提供4个物理层接口支持MII和ebus接口两种类型，接口的数目和类型通过p_mode[1：0]和p_conf[3：0]用上拉电阻的方式进行配置，本设计中采用port0和port1，配置成MII接口。ET1100与DSP之间采用并口总线方式进行数据交互，采用15位地址总线和16位数据总线。ET1100具有一个I2C总线的EEPROM接口，最大支持4Mb的存储空间。ET1100电路详细设计如下图所示：结束语：EtherCAT是一种具有高速性和高实时性的以太网现场总线，是运动控制及工业机器人不可或缺的高速通信手段。本文以TMS320F28335芯片为主控制芯片，以ET1100为从站控制器对EtherCAT伺服从站的硬件电路及软件程序架构进行了设计，该设计具有较高的实时性和通用性。Reference[1]廖平，刘晓明.基于EtherCAT通信的伺服电机驱动系统设计[J].仪表技术与传感器，2019，12：77-81.[2]史殿坤.基于STM32的工业以太网EtherCAT从站的设计和实现[D].哈尔滨工业大学，2012，12.电子乐园·中旬刊2020年8期电子乐园·中旬刊的其它文章基于智能电网的继电保护新技术研究数字技术在工业电气自动化中的应用与创新基于配电自动化的有源配电网故障定位与隔离综述探讨中低压农村电网的改造设计营销服务与电力优质服务的提升策略OTN技术在电力通信系统中的应用研究-全文完-