面向运动控制的 5G 与 EtherCAT 融合组网方案设计及 其性能评估

1

作者 董芃 马彰超 +3 位作者 王健全 张荣辉 李卫 孙雷 《工程科学学报》 北大核心 2026年第4期805-815,共11页

为应对开放自动化与云化控制趋势,本文探索了5G与EtherCAT融合的云化运动控制系统架构.针对云化可编程逻辑控制器(Programmable logic controller,PLC)与现场设备在5G网络下的连接难题,提出一种基于虚拟扩展局域网(Virtual eXtensible l... 为应对开放自动化与云化控制趋势,本文探索了5G与EtherCAT融合的云化运动控制系统架构.针对云化可编程逻辑控制器(Programmable logic controller,PLC)与现场设备在5G网络下的连接难题,提出一种基于虚拟扩展局域网(Virtual eXtensible local area network,VxLAN)的融合组网方案,通过网络虚拟化技术实现EtherCAT数据的透明传输.其次,鉴于5G与专用工业协议存在显著性能差异,本文通过量化分析方法揭示了网络时延抖动影响运动控制稳定性的内在机理,建立了系统稳定运行周期与关键网络性能指标间的数学约束模型.最后,在真实5G网络环境下搭建了实验平台,通过与有线网络对比测试,验证了所提融合架构的通用性与约束模型的有效性.本研究不仅为传统工控系统的云化改造提供了可行的实施方案,更重要的是,提出了针对无线网络承载工控任务稳定性的分析方法与评估手段. 展开更多

关键词 5G 运动控制 融合组网 ethercat 云化可编程逻辑控制器

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于EtherCAT的GOOSE网络可靠性与实时性研究 被引量：3

2

作者 刘晓胜 郑检 +2 位作者 海天翔 朱宏林 徐殿国 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2015年第13期109-115,共7页

针对现有通用面向对象变电站事件(GOOSE)网络在可靠性和实时性方面受到交换机数量及性能限制,且存在广播风暴的问题,提出用以太网控制自动化技术(EtherCAT)替代现有GOOSE网络中的交换式以太网技术,并以某智能变电站220kV GOOSE网络为例... 针对现有通用面向对象变电站事件(GOOSE)网络在可靠性和实时性方面受到交换机数量及性能限制,且存在广播风暴的问题,提出用以太网控制自动化技术(EtherCAT)替代现有GOOSE网络中的交换式以太网技术,并以某智能变电站220kV GOOSE网络为例,详细阐述了基于EtherCAT的GOOSE网络组网原理。在可靠性方面,运用生成树算法,计算和分析了两种不同技术背景下GOOSE网络的可靠度,分析结果验证了EtherCAT可以提高GOOSE网络的可靠性。实时性方面,采用OPNET软件对基于交换式以太网技术的GOOSE网络进行建模和仿真分析,并搭建了基于EtherCAT的GOOSE网络实验平台,利用网络分析仪对其进行GOOSE报文传输时延测试,测试结果表明该网络能够满足IEC 61850标准的实时性要求。 展开更多

关键词 智能变电站 通用面向对象变电站事件 以太网控制自动化技术 组网方案 可靠性 实时性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于EtherCAT和遗传-BP神经网络的等温锻造电液伺服系统优化研究 被引量：7

3

作者 李欣 王晓燕 《机电工程》 CAS 北大核心 2019年第5期534-538,共5页

针对等温锻造电液伺服系统有限滑块行程内锻造载荷和滑块速度控制精度低、横梁调平状态不稳定等问题,提出了一种基于EtherCAT和遗传-BP神经网络的等温锻造工艺参数优化控制系统。利用LabVIEW设计了主站监控界面,配置了各模块间通信协议,... 针对等温锻造电液伺服系统有限滑块行程内锻造载荷和滑块速度控制精度低、横梁调平状态不稳定等问题,提出了一种基于EtherCAT和遗传-BP神经网络的等温锻造工艺参数优化控制系统。利用LabVIEW设计了主站监控界面,配置了各模块间通信协议,用ActiveX设计了遗传-BP神经网络与LabVIEW间通信接口,通过UDP/IP在LabVIEW和EtherCAT从站间交互实时监控数据,利用仿真模拟了非线性模型的优化精度,并实时监控了柱坯等温锻造过程的横梁状态。研究结果表明:经遗传-BP神经网络算法优化,载荷和滑块速度的整体控制误差低于2.5%,EtherCAT从站反馈的横梁调平状态稳定,有效改善了等温锻造电液伺服系统存在的问题,提高了材料利用率和锻件成型质量。 展开更多

关键词 等温锻造电液伺服系统 ethercat LabVIEW 遗传-BP神经网络

在线阅读 下载PDF 职称材料

实时以太网EtherCAT在某大型机动雷达伺服系统中的应用 被引量：2

4

作者 汤辉 刘喆 《雷达与对抗》 2017年第4期58-61,共4页

对EtherCAT总线技术在某大型机动雷达自动架设系统中的应用进行了描述。与传统总线技术相比,列举了EtherCAT的特点及系统需求,并对EtherCAT的环网冗余技术及时钟同步技术进行了分析。着重介绍了该自动架设控制系统的设计方法、功能组成... 对EtherCAT总线技术在某大型机动雷达自动架设系统中的应用进行了描述。与传统总线技术相比,列举了EtherCAT的特点及系统需求,并对EtherCAT的环网冗余技术及时钟同步技术进行了分析。着重介绍了该自动架设控制系统的设计方法、功能组成和EtherCAT的组网方法。所讨论的内容和涉及的方法均来源于实际工程系统,对自动架设控制系统工程设计人员具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 ethercat 冗余环网 时钟同步

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种基于EtherCAT网络的开放式CNC实现

5

作者 李欣 张彩虹 梁艺 《深圳职业技术学院学报》 CAS 2016年第3期10-15,共6页

文章分析了Ether CAT工业以太网的特点、性能及主从站通信原理.在开放式CNC主站内核中嵌入帧处理函数,从而将Ether CAT与CNC联系起来,实现一种基于Ether CAT协议的开放式网络化CNC系统,为进一步提高CNC系统的开放性和可靠性,降低系统对... 文章分析了Ether CAT工业以太网的特点、性能及主从站通信原理.在开放式CNC主站内核中嵌入帧处理函数,从而将Ether CAT与CNC联系起来,实现一种基于Ether CAT协议的开放式网络化CNC系统,为进一步提高CNC系统的开放性和可靠性,降低系统对硬件的依赖性和整机成本开辟了新的思路. 展开更多

关键词 ethercat网络 开放式 CNC

在线阅读 下载PDF 职称材料

EtherCAT技术在机载测试系统通信中的应用 被引量：3

6

作者 周德新 蒋红菊 《测控技术》 CSCD 北大核心 2014年第10期89-92,共4页

随着航空工业的不断发展,以及机载电子系统的复杂化、高度集成化,对飞行测试提出了更高的要求,为了满足新一代飞机对机载设备的测试要求,构建了网络化的测试系统。以太网EtherCAT技术以其简单、高速、易于实现等特点获得了越来越多的研... 随着航空工业的不断发展,以及机载电子系统的复杂化、高度集成化,对飞行测试提出了更高的要求,为了满足新一代飞机对机载设备的测试要求,构建了网络化的测试系统。以太网EtherCAT技术以其简单、高速、易于实现等特点获得了越来越多的研发人员的关注。在详尽介绍EtherCAT技术原理和协议形式的基础上,研究将EtherCAT总线应用于机载测试系统,通过对其源代码的二次开发实现了从站设备的自动识别与配置,应用中明显提高了机载测试系统测试参数的同步性、实时性、操作简单性和可靠性。 展开更多

关键词 ethercat以太网 机载测试系统 数据采集 通信 网络技术

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于EtherCAT网络的多功能数据采集仪设计

7

作者 张群 刘诗超 《电子测试》 2013年第3X期102-105,共4页

在海洋工程物理模拟实验中,需要实时采集压力、流速、浪高等信号,并将这些信号传输给上位机进行数据分析,为工程设计及科学研究提供必要的依据。然而,该领域信号种类多样,包括电流、电压、微小的应变信号等,要求传感器数量多而且需要满... 在海洋工程物理模拟实验中,需要实时采集压力、流速、浪高等信号,并将这些信号传输给上位机进行数据分析,为工程设计及科学研究提供必要的依据。然而,该领域信号种类多样,包括电流、电压、微小的应变信号等,要求传感器数量多而且需要满足高实时性数据传输等特点。本文为满足该类信号的测量设计了一款高精度实时数据采集仪,实现对多路模拟信号的采集,通过EtherCAT网络将数据传送至PC机,系统具有数据转换精度高,控制简单方便,传输延时较小等优点。 展开更多

关键词 工业以太网 数据采集 ethercat网络

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于EtherCAT技术的地热供暖自动控制系统

8

作者 郭会茹 孙静静 《工业控制计算机》 2011年第4期49-50,共2页

从地热供暖的意义出发,分析了目前集中供暖系统中主要存在的问题,在深入研究EtherCAT技术的基础上,设计了地热供暖自动控制系统。阐述了控制系统的结构组成、软件设计及控制系统所实现的功能。

关键词 地热供暖 ethercat技术 自动控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于嵌入式Linux平台EtherCAT主站设计 被引量：4

9

作者 刘豪志 刘凯 +2 位作者 王欢 孙磊 朱天明 《机械与电子》 2020年第3期44-47,52,共5页

针对多轴同步控制中存在实时性和同步性较差的问题,提出一种基于嵌入式Linux平台的EtherCAT主站方案。在以AM3358处理器为核心的BeagleBone的嵌入式平台上,构建基于Xenomai的Linux硬实时操作系统,通过改写基于ARM的网络芯片驱动,提高主... 针对多轴同步控制中存在实时性和同步性较差的问题,提出一种基于嵌入式Linux平台的EtherCAT主站方案。在以AM3358处理器为核心的BeagleBone的嵌入式平台上,构建基于Xenomai的Linux硬实时操作系统,通过改写基于ARM的网络芯片驱动,提高主站的通讯速率和响应能力,同时采用分布时钟机制动态补偿各从站时钟,实现从站间的同步性。最后搭建一主二从伺服控制平台进行试验验证,结果表明:主站在1 ms周期任务下最大调度延时为36.397μs(3.640%),最小调度延时为1.952μs(0.195%),实时性较高,多轴同步误差精度在ns级水平,具有相当高的同步性能。 展开更多

关键词 ethercat主站 Linux实时系统 网卡驱动 同步时钟

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于EtherCAT的井下电力监控系统冗余网络 被引量：5

10

作者 刘婧岩 王玉梅 《电子科技》 2021年第6期73-78,共6页

针对煤矿井下监控系统在发生突发情况时可靠性和可维护性降低的问题,文中设计了基于工业以太网EtherCAT通信的煤矿井下监控系统冗余网络。通过研究工业以太网EtherCAT的组成、工作原理和报文结构,对比有、无冗余结构的EtherCAT通信网络... 针对煤矿井下监控系统在发生突发情况时可靠性和可维护性降低的问题,文中设计了基于工业以太网EtherCAT通信的煤矿井下监控系统冗余网络。通过研究工业以太网EtherCAT的组成、工作原理和报文结构,对比有、无冗余结构的EtherCAT通信网络特性。在常规EtherCAT主站驱动程序中加入链路冗余机制,并分别规划了在网口故障、链路故障和节点故障时冗余帧传播机制、故障点定位和恢复策略。在实验室条件下,依据EtherCAT通信网络和煤矿井下供电网络,搭建井下电力监控系统仿真测试平台,并加入冗余机制,对其性能进行测试实验。实验结果表明系统性能优越,运行可靠性也有所提升。 展开更多

关键词 矿井电力 监控系统 冗余网络 ethercat TWINCAT 通信 工业以太网 供电系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于EtherCAT总线的六维力传感器在线解耦技术 被引量：5

11

作者 查浩 费少华 +2 位作者 傅云 吕震 朱伟东 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2042-2050,共9页

为了克服传统六维力传感器数据采集模块体积大、精度低、缺乏数据处理功能的弊端,设计了一种体积小、精度高、实时性高、采集速度快、采集处理一体化的基于EtherCAT总线的六维力传感器数据采集模块.为了减小六维力传感器的维间耦合,开... 为了克服传统六维力传感器数据采集模块体积大、精度低、缺乏数据处理功能的弊端,设计了一种体积小、精度高、实时性高、采集速度快、采集处理一体化的基于EtherCAT总线的六维力传感器数据采集模块.为了减小六维力传感器的维间耦合,开发了遗传算法优化的神经网络来对实验数据进行离线训练.利用多重随机操作来提高算法的泛化性能,并将训练好的参数移植到微控制器中进行在线解耦.通过单维和六维力传感器加载实验,表明模块可在1 ms之内完成数据的采集及处理;解耦后相对误差在0.85%以下,相对于最小二乘法解耦矩阵计算得到的精度提高了37.1%. 展开更多

关键词 ethercat 六维力传感器 遗传算法 神经网络 在线解耦

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种EtherCAT主站存取网络结构设计 被引量：4

12

作者 胡鑫明 蒋大海 +3 位作者 雷妮 巩芫芳 宁少楠 冯武彤 《现代电子技术》 北大核心 2024年第3期91-96,共6页

针对EtherCAT主站存储和读取网络结构信息较为复杂的问题,设计一种先将网络结构信息与源代码分离,之后再将这些信息集成到可执行程序文件内部的方法。该方法在网络设计阶段通过配置软件将从站型号信息、型号索引、设备选型信息保存为文... 针对EtherCAT主站存储和读取网络结构信息较为复杂的问题,设计一种先将网络结构信息与源代码分离,之后再将这些信息集成到可执行程序文件内部的方法。该方法在网络设计阶段通过配置软件将从站型号信息、型号索引、设备选型信息保存为文本文件;在软件构建阶段将上述文件与源代码一并处理生成程序;程序运行后通过型号索引直接寻址查询到设计方案中从站的ID,通过ID、从站数量对比实际部署的网络结构与所设计的方案是否一致。经测试验证,程序中存储的从站型号信息、型号索引及从站选型信息完整正确;在线检查网络结构功能可高效查询到方案中每个节点的型号信息并对比型号是否匹配。该方法实现简单且运行高效,有效降低主站和配套的网络结构设计工具的开发难度,同时改善了EtherCAT主站产品的用户体验和经济效益。 展开更多

关键词 ethercat主站 网络结构 在线检查 从站选型 SOEM 配置文件

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于SII接口的EtherCAT网络配置方案设计

13

作者 南扬 丰大军 +1 位作者 赵德政 王皓 《电子技术应用》 北大核心 2017年第12期69-72,共4页

介绍了EtherCAT工业以太网技术及常用EtherCAT网络配置方案,分析了常用配置方案所存在的问题,针对EtherCAT配置方法开展研究,提出了一种基于从站信息接口(SII)的EtherCAT网络配置方案。通过设计实验对该配置方案进行测试,实验结果表明... 介绍了EtherCAT工业以太网技术及常用EtherCAT网络配置方案,分析了常用配置方案所存在的问题,针对EtherCAT配置方法开展研究,提出了一种基于从站信息接口(SII)的EtherCAT网络配置方案。通过设计实验对该配置方案进行测试,实验结果表明该方案能有效提高EtherCAT网络配置的效率。 展开更多

关键词 工业以太网 ethercat 从站信息接口 网络配置

在线阅读 下载PDF 职称材料

工业以太网现场总线EtherCAT的应用 被引量：5

14

作者 姚胜东 《仪表技术》 2014年第8期4-6,共3页

介绍一种在工业以太网基础上发展起来的通用超高速以太网现场总线系统的新技术—EtherCAT,并以在实际工程中的应用实例来体现EtherCAT所具有的系统配置简便易学、网络结构形式多样、使用方便简洁灵活、设备成本低廉、安全可靠等特点。

关键词 工业以太网 现场总线 通信协议 ethercat 网络拓朴

原文传递

基于EtherCAT环网的MMC故障检测与容错控制

15

作者 许文杰 张江娜 梅志敏 《现代信息科技》 2023年第8期51-55,共5页

模块化多电平换流器(MMC)拓扑是目前高压、大容量电力电子装置的主要配置方案,但因其子模块数量较多且易发生故障,从而严重影响系统的稳定性和可靠性。文章通过将EtherCAT工业以太网技术引入到MMC控制系统,提出一种基于EtherCAT环网拓扑... 模块化多电平换流器(MMC)拓扑是目前高压、大容量电力电子装置的主要配置方案,但因其子模块数量较多且易发生故障,从而严重影响系统的稳定性和可靠性。文章通过将EtherCAT工业以太网技术引入到MMC控制系统,提出一种基于EtherCAT环网拓扑的MMC子模块分布式控制系统构架,它采用分布时钟的EtherCAT环网通信实现子模块控制单元的精确同步。针对子模块IGBT开路故障,优化后的时序逻辑可完成子模块故障信息反馈并大幅度缩短子模块故障切除时间,通过对通信链路设置故障冗余,子模块同步驱动信号和故障反馈信息得以稳定传输。最后,搭建了MMC仿真和实验平台,实验结果验证了EtherCAT环网控制MMC系统在子模块故障检测和容错控制的有效性与可行性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 ethercat环网 分布式控制 故障冗余 容错控制

在线阅读 下载PDF 职称材料

ITER PF电源现场层监控系统网络拓扑延时分析 被引量：4

16

作者 杨亚龙 许强林 +1 位作者 刘为 高格 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期150-156,共7页

为保障ITER极向场(PF)电源系统的高实时性控制需求,根据其设备体积大、分布分散等特点,选取了支持多种设备连接拓扑的实时工业以太网现场总线EtherCAT作为ITER PF电源现场层监控系统的数据通讯协议。为研究ITER极向场电源现场层监控系... 为保障ITER极向场(PF)电源系统的高实时性控制需求,根据其设备体积大、分布分散等特点,选取了支持多种设备连接拓扑的实时工业以太网现场总线EtherCAT作为ITER PF电源现场层监控系统的数据通讯协议。为研究ITER极向场电源现场层监控系统的实时性,分析了数据帧在几种适合ITER PF整流器单元现场层信号采集与控制的现场总线设备网络拓扑中的传输延时,通过搭建测试平台验证了方案设计的可行性与正确性。在满足控制系统高实时性要求的同时,经对比找出了较为适合的设备网络拓扑来设计ITER PF电源现场层监控系统,也为ITER PF电源的其他子控制系统的拓扑优化提供了借鉴。 展开更多

关键词 ITER极向场电源 ethercat总线 网络拓扑 延时分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

大型多板造波系统的多控制器同步技术研究 被引量：2

17

作者 李木国 刘壮 杜海 《计算机测量与控制》 2020年第4期95-99,共5页

针对海洋工程实验室中大型多板造波系统的控制同步问题,基于多PLC控制结构提出了一种新型的同步补偿方法;首先利用EtherCAT网络的实时通信特点,通过网络分布时钟精确计算控制器间的延迟;其次使用主动补偿方式处理多时钟系统间的同步问题... 针对海洋工程实验室中大型多板造波系统的控制同步问题,基于多PLC控制结构提出了一种新型的同步补偿方法;首先利用EtherCAT网络的实时通信特点,通过网络分布时钟精确计算控制器间的延迟;其次使用主动补偿方式处理多时钟系统间的同步问题;该方法将造波系统的控制结构特点与EtherCAT控制网络技术优势机密地结合在一起,在提高整个系统同步性能的同时也增加了系统的灵活性,并满足了大型人工模型造波的运动控制要求;最后设计控制器实验对所提方法进行验证,实验结果表明所提的多控制器同步方法可以有效地补偿延迟,系统的同步误差小于10μs,完全符合造波系统的技术要求。 展开更多

关键词 造波系统 多控制器同步 ethercat网络 延迟补偿

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于RTnet构建具有实时网络的嵌入式Linux系统 被引量：5

18

作者 张磊 鲍鸿 +1 位作者 黄贤新 高军礼 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第1期72-74,155,共4页

在研究EtherCAT协议的过程中,针对传统Linux系统难以满足工业以太网实时性的问题,探索出一种构建具有实时网络的嵌入式Linux系统的方法。采用基于AT91RM9200 ARM9和DM9161网络PHY芯片的硬件平台,利用Xenomai实现嵌入式Linux内核的硬实... 在研究EtherCAT协议的过程中,针对传统Linux系统难以满足工业以太网实时性的问题,探索出一种构建具有实时网络的嵌入式Linux系统的方法。采用基于AT91RM9200 ARM9和DM9161网络PHY芯片的硬件平台,利用Xenomai实现嵌入式Linux内核的硬实时性。在此基础上,利用RTnet构建具有实时网络的嵌入式Linux系统,并对该系统进行了网络实时性测试。测试结果表明,该方法在研究基于以太网的实时工业现场总线方面具有较高的工程应用价值。 展开更多

关键词 嵌入式LINUX 实时网络 XENOMAI RTNET ethercat协议

在线阅读 下载PDF 职称材料

全自动太阳能电池组件封装生产线方案的设计 被引量：6

19

作者 石磊 陈立东 +3 位作者 曹耀辉 宋爱军 曹盼盼 张亮 《科技视界》 2018年第4期16-17,51,共3页

目前国内的光伏组件生产工厂仍属于劳动密集型企业,生产效率较低,劳动强度高,生产过程中组件隐裂等质量问题难以控制,严重制约产能,大大拉升了制造成本。针对以上问题,提出了一种全自动太阳能电池组件封装生产线技术方案。经生产实践,... 目前国内的光伏组件生产工厂仍属于劳动密集型企业,生产效率较低,劳动强度高,生产过程中组件隐裂等质量问题难以控制,严重制约产能,大大拉升了制造成本。针对以上问题,提出了一种全自动太阳能电池组件封装生产线技术方案。经生产实践,实现了从太阳能电池片至太阳能光伏组件的全部封装过程,具有适用范围广、自动化程度高、智能化程度高的特点,避免了人工操作误差大、效率低问题,极大地降低了人工成本,提高了组件生产效率。 展开更多

关键词 太阳能电池 组件封装 生产线 方案 ethercat网络传输

在线阅读 下载PDF 职称材料

新型波浪模拟装备的网络化设计方法 被引量：1

20

作者 杜海 孟娟 +3 位作者 张群 王静 杨洪齐 李木国 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2023年第3期135-139,170,共6页

针对海洋工程实验室波浪模拟装备(造波机)与测试测量仪器间的协调控制不足。为满足现代海洋工程实验需求,提出大型多板造波系统的网络化构建方法和常用传感仪器的网络化接入方法。该方法以实验装备的一体化设计为目标,灵活地配置造波机... 针对海洋工程实验室波浪模拟装备(造波机)与测试测量仪器间的协调控制不足。为满足现代海洋工程实验需求,提出大型多板造波系统的网络化构建方法和常用传感仪器的网络化接入方法。该方法以实验装备的一体化设计为目标,灵活地配置造波机系统,不仅可高效地执行波浪模拟任务,还可将造波机与各种测试测量仪器进行同步控制。将造波和数据采集任务划分为非实时处理和实时处理两个部分,并分别采用标准以太网TCP协议和工业以太网EtherCAT协议来进行数据传输控制,同时利用分布式时钟完成各个控制模块的时钟校准,达到集成化装备的时钟统一。嵌入式PC控制器对所提方案进行实现,并在波浪水池中得到了功能验证。 展开更多

关键词 海工实验装备 造波机 网络系统 数据采集 ethercat总线 工业以太网

在线阅读 下载PDF 职称材料