基于EtherCAT的多轴伺服系统设计研究

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英文篇名：Research on multi-axis servo system design based on EtherCAT 作者：苏印红 ; 张爱军 ; 孙琳 ; 江磊 英文作者：SU Yin-hong;ZHANG Ai-jun;SUN Lin;JIANG Lei;Nanjing University of Science and Technology;Nanjing University of Information Science & Technology; 关键词：多轴伺服系统 ; EtherCAT ; TwinCAT ; lan9252 ; KV56 英文关键词：multi-axis servo system;;EtherCAT;;TwinCAT;;lan9252;;KV56 中文刊名：GWDZ 英文刊名：Electronic Design Engineering 机构：南京理工大学;南京信息工程大学; 出版日期：2019-07-20 出版单位：电子设计工程 年：2019 期：v.27;No.412 基金：国家自然科学基金(61401211) 语种：中文; 页：GWDZ201914009 页数：6 CN：14 ISSN：61-1477/TN 分类号：46-50+56

摘要

针对目前市场上多轴伺服系统接线繁琐、控制力不够、同步性不高等问题,将EtherCAT技术与多轴伺服系统相结合。在分析了EtherCAT高实时性、高同步性来源的基础上设计了以EtherCAT总线为核心的多轴伺服系统,选用LAN9252与freescale的Kinetis KV56芯片作为从站的ESC与MCU,以倍福公司研发的软件TwinCAT作为整个系统的主站并设计PLC程序及HMI界面。在500μs的周期下,以虚拟主轴的控制方式控制三轴同步运动,测试结果表明,主站发送周期抖动区间为-14μs～12μs,从站之间的同步性能为ns级,性能良好,满足实际应用需求。通过实验证明了EtherCAT技术能够有效地提升多轴伺服系统各轴之间地同步性与实时性。
        Aiming at the disadvantage of multi-axis servo system like complex wiring,insuff-icient,low synchronization and so on,this paper combines multi-axis servo system with EtherCAT,and designs the control system based on EtherCAT by analyzing the reason of EtherCAT's high real-time and high synchronization.The paper chooses chip LAN9252 and fresscale's Kinetis KV56 as the EtherCAT slave's ESC and MCU.Choosing software TwinCAT which is developped by Bechhoff as the sysytem's master and designing the PLC program and HMI by this software.In the case of 500 μs cycle time,the control system controls three axes synchronously by the way of virtual master axis.The experiment results show that the master's transmitting interval error is between -14 μs and 12 μs and the synchronization error among slave is nanosecond.This system has good performance and meets practical requirement.Experiments show that EtherCAT technology can effectively improve the synchronization and real-time performance of each axis of the multi-axis servo system.

引文

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