基于EtherCAT的多控制器同步的造波机控制系统设计

发布时间：2020-07-16 19:07

【摘要】：在海洋工程领域,造波机是一种十分重要的大型实验设备,其可以在实验室环境中模拟海洋波浪。对研究波浪作用对于海洋建筑物及船舶的影响,提供了有利的实验条件。研究造波机控制系统对于开发海洋资源,发展海上经济具有重大的现实意义。本文结合造波机的发展历史和工作原理,以及对运动控制器技术和控制网络技术的研究,设计了一种基于EtherCAT网络的多控制器同步的造波机控制系统。深入研究了EtherCAT网络的时钟同步原理和同步触发机制,分析了多个控制器间时钟同步的过程,基于EtherCAT的同步触发机制,提出了一种延迟补偿算法,解决了由于上电时刻不同导致的多控制器间多轴运动不同步的问题,有效的提高了多控制器间的同步性。同时,设计了造波机软件控制系统,采用MFC技术开发了上位机控制软件,采用德国BECKHOFF公司的TwinCAT平台开发了下位机控制软件。上位机与下位机之间采用BECKHOFF的ADS通信技术传输控制指令。针对上位机生成的波浪数据过大的问题,采用FTP协议传输波浪数据文件的解决方案;同时下位机采用双缓存交替读取文件的方式读取波浪数据,满足了实时运动控制对数据的使用要求。由于FTP协议可以传输较大的波浪数据文件,因此,下位机不必再进行插值运算,提高了造波的精度。另外,设计了一个64位的变量表示运行中的各种错误信息,可以精确到每根轴的错误,上位机对此变量注册异步通知,可以实时获得下位机的故障信息,并且使用Easylogging++日志工具对故障信息进行日志记录,方便日后查看。最后,在实验室中搭建了实验平台,验证了多控制器间控制的同步性,以及整个系统解决方案的可行性。本设计给出的解决方案,为研制三维主动吸收式的水池造波机系统,提供了有力的技术支持和保障。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P75

【参考文献】

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本文编号：2758390