EtherCAT同步模式数据丢失的伺服指令预测算法

徐建明，周 培

(浙江工业大学 信息工程学院，浙江 杭州 310023)

网络化运动控制系统已成为当前工业界的发展趋势和研究热点。随着工业对以太网伺服电机驱动器需求的增加，目前伺服系统[1]已广泛加入了总线技术，因此现在的交流伺服已经向着网络化、智能化[2]等方向发展。当前以太网技术[3]已经广泛应用于伺服运动控制系统中，现在的以太网技术无论是在传输速度上还是数据帧容量上都远远优于传统的现场总线[4]技术。如今国际上已有多种实时工业以太网协议[5]：如Modbus/TCP，TC-net，EtherNet/IP，Profinet，EPA，CC-Link IE和EtherCAT[6]等。从传输速度以及数据帧的容量方面来看，EtherCAT系统可以在30 μs内刷新1 000个I/O点的数据，在300 μs内可传输完一条多达1 486个字节的协议字节的数据帧，这就相当于12 000个数字量输入或输出，控制100个输入输出均为16个字节的伺服轴只需要200 μs[7]，这使得EtherCAT成为了工业以太网的首选。另外，EtherCAT网络完全符合以太网标准，并具有较好的开放性[8]。因此，将EtherCAT应用于伺服控制系统，能较大地提高运动控制系统的传输实时性和传输精度。工业技术的不断进步给工厂的制造方式带来了巨大的改变，北京国际自动化展以及上海工业博览会展示了很多成熟产品及应用，这很大程度上增进了各个工业强国对EtherCAT自动化产品的交流，也引起了国内工业界对EtherCAT以太网总线技术的极大兴趣。近几年，国内也自主研发了大量基于EtherCAT的数控系统[9]和移动机器人[10]等自动化产品。因此，深入研究EtherCAT网络通信技术并将其引进伺服控制系统，构建新一代的分布式网络伺服控制系统[11]具有重要的研究意义和实用价值[12]。……