面向工业机器人通信的EtherCAT主站设计与实时性研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiaojiao2008zwj
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随着工业自动化的不断发展,以及网络大数据化、信息化、智能化普及程度的提高,传统工业总线由于存在传输速度慢、兼容性差以及成本高等问题已经无法满足当前工业环境的要求。针对工业机器人通信系统对实时性的高要求,本文基于EtherCAT工业总线提出了一种高性能的、可拓展且成本低廉的主站方案并对主站的实时性展开研究,本文的主要内容如下:首先,研究典型工业机器人控制系统软件架构,提出面向工业机器人通信的EtherCAT主站的功能需求和性能需求。从硬件环境和软件基础架构两个方面对EtherCAT主站进行选型,并针对主站功能需求,提出了 EtherCAT主站软件架构。然后,研究EtherCAT主站系统通信过程,对可能影响主站实时性的因素进行分析,找出制约主站实时性的瓶颈环节。从系统性能、网络程序驱动角度两个角度提出EtherCAT主站实时性的优化策略并进行实现。其次,结合IgH开源协议栈架构和工业机器人设备的类型特点将EtherCAT主站应用程序划分为主站初始化配置任务、伺服设备通信任务以及I/O设备通信任务,在IgH开源协议栈的基础上开发EtherCAT主站应用程序,基于Xenomai共享内存机制开发了主站应用程序与工业机器人软PLC运行系统的通信接口以及与主站配置工具的通信接口。接着,基于Qt开源GUI框架开发主站配置工具。根据EtherCAT主站的需求确定主站配置工具的功能,从主站管理、从站管理、参数配置、通信管理这几个方面,实现主站配置工具最后,设计主站系统测试方案,从功能和性能两个角度验证本文设计的面向工业机器人通信系统的EtherCAT主站的功能完整性和性能优越性,并与同类型的面向工业机器人通信的EtherCAT主站解决方案进行对比。
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