УДК 004

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШИНЫ ETHERCAT ДЛЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИМИ КОМПЛЕКСАМИ

Черкасов Кирилл Владимирович1, Чернов Виктор Викторович1, Чистякова Наталья Сергеевна1
1Магнитогорский государственный технический университет имени Г. И. Носова, студент группы ФИПИб-13

Аннотация
В статье описаны преимущества и особенности использования протокола EtherCat в промышленной сфере и робототехнике, а также его принцип действия. Рассмотрены история создания протокола как технологии и основные способы применения с позиции применяемой электроники и микроэлектроники, а именно микроконтроллеров.

Ключевые слова: информационные технологии, промышленные шины, робототехника, числовое программное управление


THE USING OF ETHERCAT BUS FOR CONTROLLING ROBOTIC COMPLEX SYSTEM

Cherkasov Kirill Vladimirovich1, Chernov Viktor Viktorovich1, Chistyakova Natalya Sergeevna1
1Nosov Magnitogorsk State Technical University, student of FIPIb-13 group

Abstract
Benefits and the features of the Ethercat protocol in the industrial sphere and robototechnics are showed in this article and its principle of work. History of creating the protocol as technology is shown and main ways of using from position of applicable electronics, microelectronics namely microprocessors.

Keywords: computer numeric control, EtherCAT, industrial bus, information technologies, robotics


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Черкасов К.В., Чернов В.В., Чистякова Н.С. Использование шины EtherCat для системы управления робототехническими комплексами // Современные научные исследования и инновации. 2017. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2017/01/77333 (дата обращения: 27.05.2017).

Для создания новых систем управления промышленных станков, высокоточных ЧПУ и робототехнических комплексов требуется высокая производительность и широкая полоса пропускания, чего не могут позволить большинство промышленных шин, таких как Profibus, CANopen, IO-Link, DeviceNet.

Шина EtherCAT в свою очередь обладает уникальным функциональным принципом аппаратной обработки пакета Ethernet без промежуточной буферизации, позволяя использовать полосу пропускания 100Мбит/с. Что позволяет получить время цикла шины в диапазоне микросекунд, а не миллисекунд – характерных для большинства промышленных шин.

EtherCAT — это довольно молодой стандарт промышленной сети, относимый к семейству Industrial Ethernet и технологиям, используемым для распределенного управления в режиме реального времени. Шина EtherCAT была разработана компанией Beckhoff, целью которой было использование технологии Ethernet для автоматизации приложений, которые требуют частого обновления времени с низким дрожанием связи и низкими затратами на аппаратное обеспечение.

В сети EtherCAT один един­ственный Ethernet-кадр включает как входные и, так и выходные данные многих устройств. Фактическое использование полосы пропускания достигает от 90% и более. Возможности дуплексной связи 100BaseTX используются полном объеме, обеспечивая скорость передачи данных более 100 Мбит/с. Система EtherCAT значительно быстрее не только всех традиционных промышленных шин, но и является самой быстрой среди промышленных решений, базирующихся на Ethernet.

Так как внутренняя топология EtherCAT является кольцевой за счёт использования полнодуплексного Ethernet в качестве нижнего уровня — каждая посланная дейтаграмма будет проходить через все подключённые устройства в определённом порядке. Контроллеры ведомых устройств EtherCAT закрывают открытый порт автоматически и возвращают Ethernet фрейм, если клиентские (downstream) устройства не обнаружены. В связи с этой особенностью EtherCAT поддерживает почти любые физические топологии, такие как линия, дерево или звезда.

Ведущие EtherCAT-устройства могут быть как физическим контроллером, так и могут быть эмулированы программно с использованием стандартного оборудования Ethernet. В ведомых EtherCAT-устройствах не нужны мощные микроконтроллеры так как в них встроены контроллеры на основе БИС, которые обеспечивают обработку пакета и все ключевые временные параметры.

Функции диагностики позволяют точно локализовать ошибки и снизить затраты времени на поиск и устранение неисправностей, а отсутствие необходимости в настройке сети позволяет снизить трудозатраты на инженерно-конструкторские работы

Разработка системы управления робототехническими комплексами на базе шины EtherCAT позволяет существенно повысить скорость обработки и передачи данных между функциональными узлами робота, а также позволит использовать операционные системы реального времени. Возможность применения любой топологии сети позволяет повысить надежность и работоспособность системы управления, так, например, при использовании топологии – кольцо, можно получить доступ к любому ведомому EtherCAT-устройству даже при обрыве линии между двумя соседними устройствами EtherCAT или при выходе из строя одного из узлов.

В связи с очевидными преимуществами шины EtherCAT, ее применение в робототехнических комплексах позволит существенно повысить надежность работы системы управления, увеличить скорость передачи и обработки данных, а также снизить финансовые затраты на обслуживание и настройку систем.


Библиографический список
  1. wikipedia // [Электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/EtherCAT
  2. beckhoffautomation // [Электронный ресурс] URL: http://www.beckhoffautomation.ru/ru/default.htm?ethercat/default.htm


Все статьи автора «keyrea1»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: