0 مقدمة
A نبض مولد مجال معدات الطاقة والالكترونيات والتحكم الصناعي والروبوتات، وما إلى ذلك تستخدم على نطاق واسع . مولدات النبض وعادة ما تكون الدوائر التناظرية، تصميم المعالجات الدقيقة، وثيقة مع مكبرات الصوت التنفيذية، والترانزستورات وغيرها من أعضاء منفصلة محاكاة العزلة تصميم PWM يعتم الدائرة وLED يعتم السلطة، وثيقة القيادة المقترحة استنادا HCS12 MCU تعزيز تطوير البرنامج الموقت التحكم إشارة PWM المضاعفة I / O تيرة الانتاج ودورة العمل، وذلك بسبب قيود الأجهزة تؤدي إلى حل قنوات الانتاج PWM مشكلة النقص. وثيقة جزءا لا يتجزأ من على شركة نفط الجنوب تصميم مشترك PWM إشارة مولد الميتة استراتيجية مكافحة شكلي تمكن تكوين مرن. يتم إنشاء منفصلة الدائرة عنصر محاكاة إشارة بنيت PWM، العديد من المكونات، والدائرة هي أكثر تعقيدا، من الصعب التصحيح. المعالج أو غيرها من شركة نفط الجنوب تولد إشارة PWM، عندما يكون مسار إشارة أقل قدرة على تلبية متطلبات المعالج، عندما تكون إشارة PWM هو أكثر من 4، منذ تعليمات المعالج تنفيذها بالتتابع، وسيكون تأخير أكبر، بحيث الموجي إشارة PWM عدم الاستقرار . وهكذا، يمكن استعمال مولد إشارة PWM تصميم FPGA، يتم تنفيذ تعليمات FPGA في موازاة ذلك، زيادة في إشارة القناة لا تؤثر على سرعة واستقرار إشارات النبض، وبالتالي تحقيق مراقبة دقيقة وثيقة و < 7> يمكن أن تكون مصممة لفي وقت واحد إخراج إشارة PWM مضاعفة جهاز، وتستخدم في تطبيقات مختلفة باستخدام FPGA. مولد إشارة النبض ومنفصلة عملية قائمة بذاتها فقط، وليس متصلا بالشبكة حافلة المجال عن طريق نظام تحكم لتحقيق المرونة والتكوين السريع، وبالتالي الوثيقة تصميم طريقة القائم CAN وجهاز إخراج إشارة النبض، رسالة CAN تحديث PWM تيرة الانتاج ودورة العمل، ولكن أبطأ معدل الاتصالات الاتصالات يمكن أن حافلة، من الصعب تطبيقها في حالة متطلبات الرقابة عالية السرعة.
مع تقدم وتطوير الصناعة التحويلية من 4.0 وذكية، شبكية، ذكي، رقمية النظم الصناعية استخدام الإنترنت على نطاق واسع على نحو متزايد ، على أساس ويعرض جهاز التحكم متطلبات التطبيق الجديدة. التقليدية قائمة بذاتها مولد النبض أو مولد النبض على أساس الحافلات لا تستطيع ان تلبي اتصالات الإنترنت عالية السرعة في هذه الصناعة، والاستجابة السريعة للطلب على هذه المشكلة، قمنا بتصميم مولد النبض على أساس إيثرنت الصناعية عالية السرعة في الوقت الحقيقي عبر أجهزة EtherCAT باستخدام التواصل مع نظام التحكم الخارجي، من أجل تحقيق عالية السرعة السيطرة تبادل البيانات والاستقرار.
مولد النبض لتوفير عنصر تحكم نبض إشارة جانب جهاز المجال الصناعي، ومخطط كتلة لها هو مبين في الشكل 1. بسبب المعدات الصناعية أعلى لمتطلبات الوقت الحقيقي، واخترنا EtherCAT في الوقت الحقيقي الاتصالات إيثرنت، إيثرنت EtherCAT هو القائم على الهندسة المعمارية المفتوحة نظام ناقل المجال مع الوقت الحقيقي، طوبولوجيا مرونة، والتزامن عالية الدقة، كابل التكرار ، مع وظيفية وظائف بروتوكول السلامة وهلم جرا. يتضمن الحد الأدنى من نظام مولد النبض المعالجات الدقيقة، وأجهزة الكمبيوتر الاتصالات EtherCAT، واجهة الاتصالات EtherCAT، ومقرنة البصرية (فيما بعد مقرنة)، والحالة الصلبة إشارات مجال واجهات تتابع السلطة. حيث، وحدة تحكم الاتصالات EtherCAT، ويتم تحليل إشارات الأوامر واجهة الاتصالات EtherCAT تلقي إشارة الأوامر، توليد إشارة التحليلية؛ والمعالجات مرتبة وفقا لطريقة إخراج إشارات النبض إشارة تحليل وإخراج إشارة النبض المقابلة لوضع، نابض إشارة ضوئية بعد يقترن الإخراج إلى تتابع السلطة صلبة معزولة كهربائيا، الصلبة التتابع سلطة الدولة لزيادة الحمولة للإشارة النبض، خرج إشارة النبض من إشارة خرج واجهة الميدان إلى جانب جهاز المجال.
وتتواصل تحكم الاتصالات حافلة استخدامات مولد النبض EtherCAT مع المضيف عبر EtherCAT، EtherCAT تحكم الاتصالات لتحقيق التواصل EtherCAT وظيفة التحكم في الوصول المتوسطة هو المسؤول عن التعامل مع إطارات البيانات EtherCAT، لتحقيق تبادل البيانات مع محطة رئيسية EtherCAT من التطبيق. المعالج بحساب الانتاج نبض لتنفيذ بطاقة المنطق، ومراقبة منسقة.
EtherCAT تحكم الاتصالات ومولد النبض يضم واجهة الاتصالات بطريقتين: MII واجهات واجهات EBUS. عند استخدام واجهة صناعة المعلومات، وحدة تحكم الاتصالات EtherCAT عن طريق واجهة MII رقاقة PHY، والتواصل مع الخارج من خلال واجهة RJ45. عندما اجهات EBUS، EtherCAT تحكم الاتصالات استخدامها مباشرة مع EBUS حافلة الاتصال الخارجي.
يمكن تنفيذها الحالة الصلبة دائرة الانتاج التتابع الحماية الكهربائية، بما في ذلك الحماية الحرارية، وحماية ماس كهربائى، والمخرجات إشارة إلى التشخيص المعالج، إشارة التشخيص هي مساهمة في المعالجات التي كتبها البصريات العزل الكهربائي، وظائف التشخيص تمكين دائرة الانتاج، تحسين موثوقية مولد النبض. وخرج إشارة النبض من ولاية دائرة حماية تتابع السلطة الصلبة بعد يتم إرسال الإخراج إلى جهاز المجال من خلال واجهة إشارة الجانب الميداني.
2 تصميم الأجهزة
نظام الحد الأدنى 2.1 وحدة المعالجة المركزية
، ويستند جهاز ضبط النفس على أساس عوامل اختيار نبض مولد إشارة غودسون معالج LS1C0300A LS1C GS232 النواة، يوفر ثروة من واجهات الطرفية. LS1C باستخدام نظام الحد الأدنى مخطط الرسم البياني هو مبين في الشكل 2، ويضم جزءا السلطة، والتصحيح JTAG الميناء، UART المسلسل، SDRAM الذاكرة، فلاش NAND، SPI فلاش، SPI واجهة الاتصال التسلسلي، دارة إعادة تعيين واجهة GPIO العامة. حيث يتم توصيل واجهة SPI إلى وحدة تحكم في EtherCAT ET1100 الرقيق، وGPIO متصلا دائرة الانتاج النبض ودائرة التشخيص، ودائرة التحكم إنذار، وعندما يحدث فشل في تحقيق وظيفة التنبيه. LS1C متكاملة وظيفة RTC الداخلية، بحيث دبوس الاتصال في RTC_Clk 32،768 مصدر ساعة كيلو هرتز وضوح الشمس الخارجي، وتوفير البطارية RTC، والحفاظ على توقيت دقيق للقوة لأسفل الشرط. LS1C متصلة SDRAM عن طريق الحافلات موازية لتخزين البيانات أثناء تشغيل الإجراءات المعالج والتحميل. تشمل مجموعة متنوعة من المروجين LS1C، تكوينات المقابلة لدبوس اختيار وضع بدء التشغيل، وترتبط تصميم دبابيس Nand_D4 Nand_D5 لارتفاع وانخفاض، وتقدم للبدء من LS1C SPI فلاش، PMON نظام التشغيل التحميل.
2.2 EtherCAT دائرة الاتصالات
EtherCAT دائرة الاتصالات إرسال واستقبال إشارات ظيفة EtherCAT، كما هو موضح في القسم، تضم ET1100، فيز، EEPROM، على مدار الساعة، محول الشبكة، RJ45 واجهة 3 هو مبين في الشكل. ET1100 تحقيق EtherCAT وصلة البيانات بروتوكول طبقة شريحة مخصصة، والإطار EtherCAT معالجة البيانات، ويوفر واجهة البيانات إلى محطة التحكم من الجهاز. ET1100 PHY_0 EtherCAT حزمة من قبل وردت، استخراج نقل البيانات والأوامر إلى منطقة التخزين الداخلية الخاصة به، ويكتب البيانات من متجر محلي لهم داخل كل شبه الرزم من الحزمة، ويدرك من الأوامر الخارجية تبادل البيانات محطة البيانات المحلية، ومن ثم إرسالها إلى الجهاز التالي ET1100 بواسطة علبة PHY_1 EtherCAT.
EEPROM ذاكرة EtherCAT تحكم الاتصال عبر الحافلة لجنة التحقيق المستقلة. ET1100 الاتصالات الصدد، ذاكرة EEPROM معلومات التكوين واجهة الجهاز ET1100 لجنة التحقيق المستقلة EEPROM. واجهة ET1100 MII يربط بين اثنين، وإخراج PHY_CLK إشارة على مدار الساعة، إشارة إعادة تعيين إلى الجهاز PHY. ET1100 بسبب معالجة خفض تأخير والشحن من واجهة MII التصميم الأمثل، واختيار من القيد المقترح PHY رقاقة ، وتصميم اختيار شركة MICREL KSZ8051MLL. ET1100 دبوس دبوس التكوين صناعة المعلومات المتنوعة، من أجل الوضوح من وصف طريقة عمل هذه الدائرة، كما هو موضح في الشكل (3) الفردية دبابيس التكوين الرئيسية، على التوالي P_MODE وP_MODE متصلة دبوس، واختيار يتم توصيل ET1100 تستخدم الموانئ 0 و 1، وP_CONF (0) P_CONF و(1) إلى دبوس الأرض، والموانئ التخلص منها 0 و 1 باستخدام واجهة صناعة المعلومات، والتواصل مع رقاقة PHY.
الناتج دائرة القيادة 2.3
وتضم دائرة الانتاج نبض وoptocoupler، والقيادة، وحماية الدوائر، كما هو مبين في الشكل. Optocoupler الجانب الميداني معزولة كهربائيا من الدائرة الداخلية للجهاز. دارة محرك قوة تحقيق نبض إشارة التضخيم، واختيار مجموعات صغيرة ST وعالية الأداء الصناعي ذكي الدولة الصلبة التقوية السلطة VNI2140J، لا يمكن أن يتحقق لكل قناة الإخراج الحالي 1 A، لمتطلبات صناعة الوفاء. VNI2140J وظيفة حماية الدائرة المدمج في الحمل، للفصل بين كل انتاج التيار النشط الحد لمنع فشل الحمل بسبب انخفاض امدادات التيار الكهربائي النظام، والأرض لتوفير المأمونة الجانب وظائف التشخيص، عندما الزائد أو ماس كهربائى، تتابع انتاج الطاقة إشارات التشخيص، والتشخيص خطأ وظيفة من ردود الفعل من خلال optocoupler إلى رقاقة وحدة المعالجة المركزية.
3 تصميم البرمجيات
سير العمل نبض إشارة مولد هو مبين في الشكل (5)، والطاقة النظام، يتم تهيئة النظام لأول مرة، بما في ذلك UART، SPI، الموقت للأغراض العامة، GPIO، ET1100، فلاش، SDRAM وغيرها من الأجهزة الطرفية. ثم، تتألف من طريقة العمل، القاعدة الزمنية معلمات تكوين المعلمات دورة من خلال تلقي جهاز ET1100، جهاز المعالج وفقا لمعايير التكوين، يتلقى تحكم EtherCAT البيانات الرئيسية، بما في ذلك دورة العمل، والتأخر، لها تحليل وحساب، والمخرجات إشارة النبض المقابلة ل. في حين أن إشارة خرج، جهاز جمع معلومات خطأ، إذا كان هناك خطأ، ومعدات تجهيز التنبيه، وسجل كتابة البيانات والرسائل EtherCAT التنبيه.
تتضمن إعدادات المعلمة المحطة الرئيسية وضع التشغيل، دورة العمل، وعندما تأخر المجموعة، وغيرها من المعالم من الدورة. نسبة واجب وصف دورة لمدة رفيع المستوى نبض إشارة خرج تمثل فترة النبض، وصف دورة للإشارة نبض الانتاج، وقرار الحد الأدنى الزمني للإشارة نبض توقيت وصفت، وصفت إشارة تأخر النبض بعد تمكين إشارة تأخير الوقت قبل الإخراج.
تحديد وضع نبض ضعية التشغيل جهاز إخراج إشارة، تضم أربعة أوضاع التشغيل: وضع الإخراج النبض، النبض عرض الوضع تعديل (PWM)، انفجار الوضع، ووضع تأخير. إخراج وضع الإخراج نبض السعة المحددة ومدة النبضة من مستوى عال لمولد النبض، والباقي منخفضة. A نبض عرض تعديل الوضع هو مولد نبض إخراج باستمرار إشارة النبض، وفيه نبض السعة ثابتة الفترة، ومدة المستوى العالي من النبضات يمكن تعديلها تلقائيا وفقا للEtherCAT إشارة وردت. الوضع المحدد انفجر عدد النبضات من الناتج مولد النبض، حيث يتم تحديد نبض السعة، فترة، ومدة المستوى العالي في EtherCAT إشارة وردت. عندما وضع التأخير هو مولد النبض الرقمي يحصل تغيير إشارة الدخل (بما في ذلك صعود أو هبوط حافة)، ومن ثم تحديد وقت التأخير لإخراج إشارة المقابلة النبض، حيث تتغير إشارة الدخل الرقمية تجسيد، وتأخير الوقت، والإخراج EtherCAT نبض نوع إشارة من الحزم البيانات الواردة يحدده مولد النبض. من خلال أوضاع التشغيل الأربعة المذكورة أعلاه، مولد النبض لتلبية الاحتياجات التشغيلية للأجهزة الميدانية المختلفة.
4 شبكة طوبولوجيا
مولد النبض وجود اثنين من EtherCAT واجهة الاتصالات عبر واجهة الاتصالات EtherCAT تعدد مولدات النبض قد يشكل نظام الشبكة، ممتدة نبض ظائف قنوات الانتاج إشارة، حيث كل مولد النبض باعتباره عبدا EtherCAT. الشبكات، وتضم حلقة سلسلة ديزي، على التوالي، كما هو مبين في الشكل 6 و 7 FIG.
عندما تكوين شبكة عصابة، فشل جهاز شبكة، أو أي تعدد صلة انقطاع مولدات النبض والنبض EtherCAT سيد مولد إشارة يمكن الوصول إليها عبر نهايات حلقة المتبقية، على التوالي، وبالتالي تحسين موثوقية النظام.
5 اختبار
هذا التصميم على أساس الوقت الحقيقي مولد إيثرنت الصناعية إشارة النبض EtherCAT، التي تضم أربعة أنماط التشغيل، على التوالي، تعرض للاختبار، والنتائج هو موضح في الشكل 8، حيث عرض (أ) يبين نتائج وضع الإخراج اختبار النبض، وإخراج عالية 1 ثانية إشارة مستوى، وأحيانا أخرى منخفضة، عرض (ب) يظهر نبض عرض دورة الانتاج تعديل (PWM) نتيجة اختبار الوضع هو 1 ق، 60 إشارة النبض دورة العمل؛ FIG (ج) يظهر وضع الاندفاع النتائج، إخراج ثلاثة البقول، ق 1 دورة، دورة العمل 60، FIG (D) يبين نتائج وضع الاختبار تأخير، على مستوى عال قناة جمع إشارة 2، قناة 1 نبض اكتساب إشارة، فإنه يمكن أن ينظر إليها في. بعد ارتفاع 1 ثانية، ومولد إشارة النبض يولد الفترة من 1 ثانية، دورة عمل 50 من نبض 3. وأظهرت النتائج أن مولد النبض تصميم قادرة على توليد إشارة النبض وفقا لتكوين أنماط أربعة من المحطة الرئيسية.
6. الاستنتاجات
في هذه الورقة، والنبض التقليدي إشارة مولد قدرة ضعيفة الاتصالات، وعلى أساس الوقت الحقيقي الصناعي إيثرنت EtherCAT LS1C غودسون تصميم معالج يتضمن مولد النبض لقدرة الاتصالات عالية السرعة. تصميم مولد النبض ويشمل أربعة أنماط من العمل، يمكن تطبيقها على السيطرة الروبوت الحركة، والسيطرة على السيارة والالكترونيات والكهرباء، والتحكم الصناعي وغيرها من التطبيقات.
مراجع
، وقال يو تشى يانغ المزروعة شوان الجيوب الأنفية، ومثل .PWM متعددة المستويات نبض العرض تحكم التشكيل والتحليل طوبولوجيا الهجين مستوى العاكس الدائرة جمعية الكهربائية، 2003،18 (2): 13-17،26.
عزل Zhongshao جيانغ .PWM يعتم الدائرة والصمام يعتم القيادة الطاقة: الصين، 201610819177،3
.2016-09-12.
Fanqi فو تشانغ Wenfeng، المحموم. واستنادا FPGA متعددة الوظائف المضاعفة أجهزة تحكم هندسة التحكم، 2008،15 (6): 696-698.
بينغ Daoning، Zhaodu ليو يانغ يي 0.3 الأنواع HCS12 الموقت أساس PWM الموجي تصميم مولد جامعة ووهان للتكنولوجيا، 2012،34 (2): 140-143.
Zhangyue لينغ وانغ جيان تشاو Zhonghui، الخ المشتركة بين منطقة ميتة لنظام مضمن قد يتم تكوين الدائرة SOC PWM موجة الجيل، الصين، 201610842367،7
.2016-09-22.
POORANI S، URMILAPRIYA T، KUMAR K، وآخرون قاعدة al.FPGA تحكم المنطق الضبابي للمركبات الكهربائية مؤسسة. والمهندسين، 2005،45 (5): 1-14.
Yangxiaofeng لي لتجف، وقائع، وما إلى ذلك المقارن متعددة المستويات تحويل PWM تحويل بروتوكول النبض على أساس وحدات DSP-FPGA جامعة جياوتونغ بكين، 2015،39 (5): 61-68.
ودندن، جي يجون تشانغ JINMING، وما إلى ذلك إشارة طريقة إخراج والجهاز، الصين، 201710134107،9
.2017-03-08.
التحالف الصناعية الإنترنت. الإنترنت الصناعة العمارة 0.2016.
BECKHOFF، تحكم EtherCAT الرقيق رقة بيانات ET1100 الأجهزة 0.2010.
الكاتب المعلومات:
لين هاو، Hanqing مين سونغ دونغ، تشن هاي
(الصين صناعة المعلومات الالكترونية المجموعة المحدودة، معهد بحوث السادس المحدودة، بكين 100083، الصين)
