以太网在电机控制系统中的应用

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1、第24卷第3期轻工机械Vol.24,No.3.2006年9月LightIndustryMachinerySept.,2006[自控·检测]以太网在电机控制系统中的应用马晓伟,马钧华(浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027)摘要:论述了以太网以及TCPöIP协议的特点,分析了其在工业控制系统中的应用前景,并给出了一个以太网应用在电机控制系统的具体方案。关键词:以太网;TCP;UDP;IP;电机控制;linux操作系统中图分类号:TM32;TP393.11文献标志码:A文章编号:100522895(2006)03200872031以太网的特点及其在工业控

2、制系统中应用的可能性和接收数据报。与TCP不同的是,UDP不能保证数据以太网目前使用得非常广泛,发展比较成熟,人们报能安全无误地到达最终目的结点。换句话说,TCP已对其具有了丰富的安装基础和运行经验。各种以太提供的是一种可靠的服务而UDP提供的则是一种不网器件的价格均比较便宜,且性能稳定,供货量也较充可靠的服务。可以想象,TCP协议的传输效率肯定不足。可以说其为一性能非常优良的网络。但以太网在如UDP高。鉴于TCP协议和UDP协议的各自的特点,工业控制领域中一直应用不多。这主要是因为,以太网在电机控制系统中我们就可以将一些事件触发的信数据链路层采用的是具

3、有冲突检测载波侦听的多点接息,比如控制计算机传向电机的开机,关机等指令利用入CSMAöCD技术,某1节点在发送数据时,如果恰好TCP协议发送。而其它一些周期性的信息,如发送给其它节点也在发送数据,这将引起发送冲突,于是这1控制计算机的电机的转速,力矩等信息以及控制计算节点将会延迟1个随机时间后再次发送,于是造成了机发送的周期性控制信号等可以定时地利用UDP协通讯的不确定性。这种通讯的不确定性在工业控制中议发送给控制计算机。由于UDP协议是不可靠的协是无法忍受的。对于这种不确定性,1984年和1986年议,所以在应用层我们必须采取一些措施来保证其可Hoff

4、mann和Kersting以及Burd所做的实验表明:以靠性。1个最简单的措施就是可以在UDP报文的数据太网的负载达到40%仍能保持实时性,且当负载低于段内专门为消息设1个或几个字节的标识符,在发送65%时,以太网较令牌总线有更好的延时特性,从而表过程中依此来判断是否有数据报的丢失。明虽然以太网具有不确定性,但在网络负荷不高的情2电机控制系统框架的实现况下,它仍适合于实时应用。随着以太网通讯速率的提在实际生产中,常常要求某些系统中的驱动电机高,目前最快速率已达到10GBPS,再加上全双工交换能够同步工作。在以往,这往往要靠一些机械的连接机式以太网技术的发

5、展,从而使以太网在工业控制领域构来实现。但现在,我们可以利用1台主控制器控制多中取得了较大的发展。并成为未来工业控制现场总线台电机,通过通信的方法来实现各电机的同步。这样做技术的发展方向。的好处是显而易见的:成本低、可靠性高、性能好。通常在以太网中普遍应用的TCPöIP协议和UDPöIP的实现方法是这样的:主控制器通过现场总线等方法协议更是应用非常广泛的2个协议。TCP和UDP是传和一些分控制器连接组成1个控制系统,而整个控制输层的协议,IP协议则是网络层的协议。在TCPöIP协系统再通过主控制器与外部进行通信。主控制器与外议族中,网络层IP提供的是一种

6、并不可靠的服务。它部的通信可以采用以太网来实现。图1即为1个简单采只是尽可能快地把分组数据从源结点送到目的结点,用以太网做为伺服系统与外部通信方式的系统示意而并不提供任何可靠性保证。但TCP却在不可靠的IP图。图中的Controller即为一般的PC机,在其上安装层上利用超时重传、发送和接收端到端的确认分组等Redhat9.0linuxr操作系统,做为主控制台。Mserver机制提供了1个可靠的运输层。UDP为应用程序发送为一S3C4510BARM单片机+DSP电机控制系统,通收稿日期:2005212212作者简介:马晓伟(1981-),男,山东荣成人,

7、浙江大学电气工程学院硕士研究生,研究方向为电机与电器。·88·轻工机械LightIndustryMachinery2006年第3期过在ARM上移植uclinux可以很方便地实现以太网通方式与电机控制用DSP进行通信,从而控制整个电机信程序。Server则为DSP控制电机系统。在该系统中,系统并获得电机的运行状态。我们不仅可以单独控制主要由S3C4510B负责与主控制器进行通信,向主控每1台电机的运行状态,也可以令每1组甚至是几个组制器传送系统的状态信息,并接收系统的控制信息。另作为1个整体令它们同步运行。在此我们主要讨论外S3C4510BARM单片机还要

8、通过串口或其它通信Mserver与Controller的通信部分设计。图1以太网