大型多板造波系统的多控制器同步技术研究

发布时间：2021-09-24 13:48

　　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。 

【文章来源】：计算机测量与控制. 2020,28(04)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

推板式和摇板式示意图

本文构建的多控制器运动同步测试系统主要由倍福CX2030控制器、EL6695网桥、AX5112驱动器、AM8000电机等构成，如图2所示。CX2030控制器采用双核i7处理器（主频1.5GHz）和2GB的内存，软件环境为TwinCAT(The Windows control and automation technology)3,TwinCAT是一种基于软件的PLC运行环境，基于Windows操作系统实现了实时运行核，保证PLC任务周期的实时性。TwinCAT 3支持多核技术，允许不同的PLC任务运行于不同的CPU核上。为实现主动吸收式的造波系统提供了良好的硬件支持。1.3 EtherCAT网络简介

EtherCAT具有高带宽利用率、高实时性和拓扑结构灵活的工业以太网技术。它在数据链路层是专用的ESC(EtherCAT slave controller）控制器，而在物理层与标准以太网设备兼容。区别于标准以太网链路层存储转发机制，EtherCAT数据帧经过ESC控制器时是动态插入和读取数据，数据不做缓存，明显的缩短数据传输处理延迟时间[4]，数据处理时间延迟仅为几纳秒[5]。2 单控制器同步原理

【参考文献】：
期刊论文
[1]摇板式造波实验台的设计及实验[J]. 陈俊华,王丁一,程少科,李越.  实验室研究与探索. 2016(09)
[2]基于倍福TwinCAT的摇板式造波控制系统设计[J]. 王丁一,程少科,陈俊华,张雷.  机械工程师. 2016(07)
[3]分段式造波机生成斜向波浪特性的理论研究[J]. 周政,柳淑学,李金宣.  水运工程. 2016(05)
[4]基于EtherCAT网络的伺服造波控制系统[J]. 聂俊杰,徐东亮,王龙飞,陈宗雨.  组合机床与自动化加工技术. 2016(05)
[5]EtherCAT时钟同步技术研究[J]. 刘辉,林威,王培盛,张钦宇.  计算机测量与控制. 2014(11)
[6]基于EtherCAT总线的多轴运动控制系统[J]. 刘文涛,张杰,翁正新.  测控技术. 2014(10)
[7]多控制器多轴同步技术用于造波机系统的研究[J]. 李木国,陈永富,王静.  计算机测量与控制. 2013(11)
[8]水池摇板式造波机传递函数研究[J]. 郑文涛,姚木林,兰波,张波.  船舶力学. 2011(11)
[9]解决以太网协议实时性的几种方案[J]. 伍一帆,石旭刚,黄秀珍,蒋文荣.  单片机与嵌入式系统应用. 2008(10)

硕士论文
[1]基于EtherCAT的多控制器同步的造波机控制系统设计[D]. 丁可.大连理工大学 2018



本文编号：3407864