一種基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)，包括主站以及多個(gè)從站，每個(gè)從站均與多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備連接，每個(gè)從站包括分別與多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備連接的多個(gè)輸入輸出模塊、以及與多個(gè)輸入輸出模塊連接的從站控制模塊，各從站控制模塊串聯(lián)，串聯(lián)后的整體與主站連接。從站控制模塊按照一定的時(shí)序依次通過多個(gè)輸入輸出模塊采集多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的信息，并將采集到的信息封裝后發(fā)送到主站，還用于接收主站發(fā)送的控制信息，對控制信息進(jìn)行處理后按照一定的時(shí)序依次輸出多個(gè)輸入輸出模塊，以控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備動作。在每個(gè)從站中實(shí)現(xiàn)多個(gè)分布式IO數(shù)據(jù)模塊的擴(kuò)展，提升單個(gè)從站的IO擴(kuò)展能力，降低系統(tǒng)總體成本，減短EtherCAT總線的刷新周期。
【專利說明】—種基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)領(lǐng)域中現(xiàn)場設(shè)備控制以及數(shù)據(jù)采集技術(shù)，更具體地說，涉及一種基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]EtherCAT是開放的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，為系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能和拓?fù)涞撵`活性樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)。在當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域，EtherCAT總線作為一種高性能總線，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場的高速數(shù)據(jù)傳輸。
[0003]圖1為常規(guī)的基于EtherCAT總線的控制系統(tǒng)，如圖1所示，控制系統(tǒng)包括一EtherCAT主站和多個(gè)EtherCAT從站。多個(gè)EtherCAT從站通過EtherCAT總線串聯(lián)，串聯(lián)后的整體通過EtherCAT總線接入EtherCAT主站，每個(gè)EtherCAT從站包括從站專用芯片ETl 10，ETl 10包括32個(gè)外部過程數(shù)據(jù)接口 PDI，每個(gè)外部過程數(shù)據(jù)接口 PDI作為一個(gè)IO接口使用，通過輸入輸出隔離單元后與一個(gè)現(xiàn)場設(shè)備連接。
[0004]EtherCAT主站通過周期性地訪問各個(gè)EtherCAT從站，實(shí)現(xiàn)EtherCAT從站IO數(shù)據(jù)的輸入輸出刷新。在該控制系統(tǒng)中，利用EtherCAT從站的專用芯片ET1100的直接IO驅(qū)動能力來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程IO擴(kuò)展，即將ETllOO的外部過程數(shù)據(jù)接口 PDI直接作為IO接口使用，如此，在現(xiàn)有的控制系統(tǒng)中，最多能夠通過ETllOO的32個(gè)外部過程數(shù)據(jù)接口 PDI實(shí)現(xiàn)32個(gè)IO接口，直接連接和驅(qū)動IO信號。
[0005]在圖1所示的常規(guī)的基于EtherCAT總線的控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡單，每個(gè)EtherCAT從站只需要一個(gè)ETllOO芯片作為核心芯片就可以實(shí)現(xiàn)外部IO數(shù)據(jù)的刷新。但是，每個(gè)EtherCAT從站最多只能擁有32個(gè)IO接口，連接32個(gè)外部IO信號，IO擴(kuò)展能力很有限。當(dāng)系統(tǒng)的規(guī)模比較龐大，需要的遠(yuǎn)程IO接口數(shù)量較多時(shí)，需要建立的EtherCAT從站數(shù)目也相應(yīng)變多。而每個(gè)EtherCAT從站都都必須包括一個(gè)價(jià)格較高的ET1100芯片，這將導(dǎo)致ETllOO芯片的利用率低、以及系統(tǒng)成本高。另外，EtherCAT總站需要逐一訪問各個(gè)EtherCAT從站，若EtherCAT從站的數(shù)量大，將直接導(dǎo)致EtherCAT總線的刷新周期長。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有的基于EtherCAT總線的控制系統(tǒng)中從站利用EtherCAT從站的專用芯片ETllOO的直接IO驅(qū)動能力來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程IO擴(kuò)展，導(dǎo)致IO接口擴(kuò)展能力有限、系統(tǒng)成本高以及EtherCAT總線的刷新周期長的缺陷，提供一種基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)，在每個(gè)從站中實(shí)現(xiàn)多個(gè)分布式IO數(shù)據(jù)模塊的擴(kuò)展，提升單個(gè)從站的IO擴(kuò)展能力，進(jìn)而降低系統(tǒng)總體成本，減短EtherCAT總線的刷新周期。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:提供一種基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)，包括主站以及多個(gè)從站，每個(gè)從站均與多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備連接，每個(gè)從站包括分別與所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備對應(yīng)連接的多個(gè)輸入輸出模塊、以及與所述多個(gè)輸入輸出模塊連接的從站控制模塊，各從站的從站控制模塊通過EtherCAT總線串聯(lián)，串聯(lián)后的整體通過EtherCAT總線與所述主站連接；所述從站控制模塊用于按照一定的時(shí)序依次通過所述多個(gè)輸入輸出模塊采集所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的信息，并將采集到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的信息封裝后發(fā)送到所述主站，所述從站控制模塊還用于接收所述主站發(fā)送的控制信息，對所述控制信息進(jìn)行處理，并將處理后的控制信息按照一定的時(shí)序依次輸出多個(gè)輸入輸出模塊，以相應(yīng)地控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備動作。
[0008]優(yōu)選地，所述從站控制模塊包括:
[0009]現(xiàn)場設(shè)備控制單元，用于按照一定的時(shí)序依次通過所述多個(gè)輸入輸出模塊采集所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的信息，并將采集到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的信息封裝后輸出，還用于對所述控制信息進(jìn)行處理，并將處理后的控制信息按照一定的時(shí)序依次輸出多個(gè)輸入輸出模塊，以相應(yīng)地控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備動作；
[0010]從站接口單元，用于接收封裝后的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的信息，并將其發(fā)送到所述主站，還用于接收所述主站發(fā)送的控制信息，并將所述控制信息發(fā)送到所述現(xiàn)場設(shè)備控制單元。
[0011]優(yōu)選地，所述現(xiàn)場設(shè)備控制單元包括:
[0012]協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元，用于接收所述從站接口單元發(fā)送的控制信息，并對該控制信息進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后輸出；
[0013]現(xiàn)場設(shè)備控制子單元，用于接收協(xié)議轉(zhuǎn)后的控制信息，并對其進(jìn)行識別和分類后按照一定的時(shí)序依次輸出多個(gè)輸入輸出模塊，以相應(yīng)地控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備動作，還用于按照一定的時(shí)序依次通過多個(gè)輸入輸出模塊采集多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的信息，并將采集到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的信息發(fā)送到所述協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元；
[0014]所述協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元還用于對所述現(xiàn)場設(shè)備控制子單元采集到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的信息進(jìn)行封裝以及協(xié)議轉(zhuǎn)換后輸出到所述從站接口單元。
[0015]優(yōu)選地，所述現(xiàn)場設(shè)備控制子單元通過SPI總線與所述多個(gè)輸入輸出模塊連接。
[0016]優(yōu)選地，所述現(xiàn)場設(shè)備控制子單元通過并行總線與所述協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元連接。
[0017]優(yōu)選地，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元通過并行總線與所述從站接口單元連接。
[0018]優(yōu)選地，所述從站接口單元包括ETl 100芯片。
[0019]優(yōu)選地，所述現(xiàn)場設(shè)備控制子單元包括可編程邏輯芯片。
[0020]優(yōu)選地，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元包括可編程邏輯芯片或者微處理器。
[0021]優(yōu)選地，所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的信息包括所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)信息以及運(yùn)行參數(shù)。
[0022]本發(fā)明的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)具有以下有益效果:基于EtherCAT總線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程IO控制，采用從站控制模塊實(shí)現(xiàn)多個(gè)分布式的IO模塊的擴(kuò)展，大大提升了單個(gè)EtherCAT從站的IO擴(kuò)展能力，減小了系統(tǒng)的整體規(guī)模結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)的成本，減短EtherCAT總線的刷新周期。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為常規(guī)的基于EtherCAT總線的控制系統(tǒng)；
[0024]圖2為本發(fā)明的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)一示范性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋說明。
[0029]圖2為本發(fā)明的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)200第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，在本實(shí)施例中，分布式控制系統(tǒng)200包括主站210以及多個(gè)從站220，每個(gè)從站220均連接有多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230。
[0030]每個(gè)從站220包括一個(gè)從站控制模塊222以及多個(gè)輸入輸出模塊。每個(gè)從站220的從站控制模塊222通過EtherCAT總線串聯(lián)，串聯(lián)后的整體通過EtherCAT總線連接主站210。在每個(gè)從站220中，從站控制模塊222與多個(gè)輸入輸出模塊(10模塊)221連接，多個(gè)IO模塊221分別與多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230連接。主站210按照一定的時(shí)序逐一對多個(gè)從站220進(jìn)行外部IO數(shù)據(jù)的刷新以及現(xiàn)場設(shè)備的控制(現(xiàn)有技術(shù))。
[0031]從站控制模塊222包括適當(dāng)?shù)碾娐贰⑦壿嫼?或代碼，用于按照自定義的內(nèi)部擴(kuò)展協(xié)議指示的時(shí)序依次通過多個(gè)IO模塊221采集多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息，也就是說同一時(shí)亥IJ，從站控制模塊222只能通過一個(gè)IO模塊221采集與該IO模塊221連接的現(xiàn)場設(shè)備230的信息。其中，IO模塊221所能接收的是數(shù)字量信號或者是電壓/電流的模擬量信號?，F(xiàn)場設(shè)備230為一個(gè)廣義的概念，其包括具有輸入輸出信號的設(shè)備(例如開關(guān)、繼電器等)、專用的采集設(shè)備(如傳感器等)、以及外圍驅(qū)動模塊。具體地，IO模塊221中的輸入模塊通過采集設(shè)備采集具有輸入輸出信號的設(shè)備的信息，具有輸入輸出信號的設(shè)備的信息包括狀態(tài)信息和運(yùn)行參數(shù)，狀態(tài)信息可以是正常、異常、或者報(bào)警等信息，運(yùn)行參數(shù)可以是溫度、壓力、酸堿度等等。IO模塊221中的輸出模塊將主站210發(fā)送的控制信號發(fā)送到外圍驅(qū)動模塊，外圍驅(qū)動模塊對控制信號進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換、放大、和/或去干擾之后，驅(qū)動具有輸入輸出信號的設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的動作。從站控制模塊222將采集到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息封裝后發(fā)送到主站210。主站210對接收到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息進(jìn)行分析和處理，相應(yīng)地生成控制信號并發(fā)送到從站控制模塊222。
[0032]從站控制模塊222還用于接收主站210發(fā)送的控制信息，識別接收到的控制信息，并將接收到的控制信息按照其所要控制的現(xiàn)場設(shè)備230進(jìn)行分類，然后按照自定義的內(nèi)部擴(kuò)展協(xié)議指示的時(shí)序依次向多個(gè)IO模塊221輸出相應(yīng)的控制信號，從而相應(yīng)地控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230動作。
[0033]多個(gè)IO模塊221可以通過SPI總線與從站控制模塊222連接，從站控制模塊222還需要先對接收到的控制信息進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，然后在對其進(jìn)行識別和分類，然后輸出IO模塊221。另外，從站控制模塊222將采集到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息封裝以及協(xié)議轉(zhuǎn)換后發(fā)送到主站210。
[0034]在本實(shí)施例中，分布式控制系統(tǒng)200的從站通過從站控制模塊222按照其自定義的內(nèi)部擴(kuò)展協(xié)議指示的時(shí)序依次向多個(gè)IO模塊222輸出控制信號，以及通過多個(gè)IO模塊222采集多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息，實(shí)現(xiàn)了 EtherCAT從站的分布式IO擴(kuò)展，增強(qiáng)了EtherCAT從站遠(yuǎn)程IO的擴(kuò)展能力，減少了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)規(guī)模，降低了系統(tǒng)的成本。另外，當(dāng)系統(tǒng)的規(guī)模比較龐大，需要的遠(yuǎn)程IO接口數(shù)量較多時(shí)，可以通過增加EtherCAT從站的IO模塊的數(shù)量的方式來滿足需求，很好地控制了系統(tǒng)中EtherCAT從站的數(shù)量，有效地控制了EtherCAT總線刷新周期的長短。
[0035]圖3為本發(fā)明的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)200第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，本實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別在于，從站控制模塊222包括現(xiàn)場設(shè)備控制單元2221和從站接口單元2222。
[0036]其中，現(xiàn)場設(shè)備控制單元2221用于按照一定的時(shí)序依次通過多個(gè)IO模塊221采集多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息，并將采集到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息封裝后輸出到從站接口單元2222，從站接口單元2222將接收到的封裝后的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息發(fā)送到主站210。主站210按照一定的時(shí)序依次接收各從站接口單元2222發(fā)送的封裝后的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息，并對其進(jìn)行分析和處理，生成相應(yīng)的控制信號，然后按照一定的時(shí)序依次將控制信號發(fā)送到相應(yīng)的從站接口單元2222。
[0037]從站接口單元2222將接收到的控制信號發(fā)送到現(xiàn)場設(shè)備控制單元2221，現(xiàn)場設(shè)備控制單元2221對控制信號進(jìn)行識別，并按照控制信號所要控制的現(xiàn)場設(shè)備230對控制信號進(jìn)行分類，然后按照自定義的內(nèi)部擴(kuò)展協(xié)議指示的時(shí)序依次向多個(gè)IO模塊221輸出相應(yīng)的控制信號，從而相應(yīng)地控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230動作。
[0038]在本實(shí)施例中，現(xiàn)場設(shè)備控制單元2221可以通過并行總線與從站接口單元2222連接，現(xiàn)場設(shè)備控制單元2221可以通過SPI總線與多個(gè)IO模塊221連接。此時(shí)，現(xiàn)場設(shè)備控制單元2221還需要先對接收到的控制信息進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后再對其進(jìn)行識別和分類，然后輸出IO模塊221。另外，現(xiàn)場設(shè)備控制單元2221將采集到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息進(jìn)行封裝以及協(xié)議轉(zhuǎn)換后發(fā)送到從站接口單元2222。
[0039]在本實(shí)施例中，從站接口單元2222可以通過從站專用芯片ETl 100實(shí)現(xiàn)，其負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)主站210和從站220的EtherCAT通信，從而實(shí)現(xiàn)主站210控制從站220的數(shù)據(jù)刷新?，F(xiàn)場設(shè)備控制單元2221可以通過微處理器MCU來實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)完成從站數(shù)據(jù)的調(diào)度和轉(zhuǎn)換，一方面將主站210發(fā)送的EtherCAT幀形式的控制信息進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)后再進(jìn)行識別以及分類，最后相應(yīng)地輸出多個(gè)IO模塊221，從而實(shí)現(xiàn)外部擴(kuò)展輸出的刷新，另一方面，將采集的外部擴(kuò)展輸入量(多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息)進(jìn)行封裝、協(xié)議轉(zhuǎn)換后發(fā)送到ET1100，然后由ETllOO通過EtherCAT總線發(fā)送到主站210，從而實(shí)現(xiàn)從站220分布式IO的大規(guī)模擴(kuò)展。
[0040]圖4為本發(fā)明的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)200第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，本實(shí)施例與第二實(shí)施例的區(qū)別在于，現(xiàn)場設(shè)備控制單元2221包括協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元2221-1和現(xiàn)場設(shè)備控制子單元2221-2。
[0041]其中，現(xiàn)場設(shè)備控制子單元2221-2用于按照其自定義的內(nèi)部擴(kuò)展協(xié)議指示的時(shí)序依次通過多個(gè)IO模塊221采集多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息，并將采集到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息發(fā)送到協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元2221-1。協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元2221-1對接收到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息進(jìn)行封裝以及協(xié)議轉(zhuǎn)換后輸出從站接口單元2222。再由從站接口單元2222通過EtherCAT總線發(fā)送到主站210。
[0042]協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元2221-1用于接收從站接口單元2222發(fā)送的控制信息，并對該控制信息進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后輸出現(xiàn)場設(shè)備控制子單元2221-2?，F(xiàn)場設(shè)備控制子單元2221-2對接收到的協(xié)議轉(zhuǎn)后的控制信息進(jìn)行識別，然后按照控制信息所要控制的現(xiàn)場設(shè)備230對控制信息進(jìn)行分類，然后按照自定義的內(nèi)部擴(kuò)展協(xié)議指示的時(shí)序依次向多個(gè)IO模塊221輸出相應(yīng)的控制信息，以相應(yīng)地控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230動作。
[0043]參見圖5，在本實(shí)施例中，從站接口單元2222通過EtherCAT從站專用芯片ETl 100實(shí)現(xiàn)，ETllOO芯片負(fù)責(zé)從站220與主站210的EtherCAT通訊，從而實(shí)現(xiàn)主站210控制從站220的IO數(shù)據(jù)刷新?，F(xiàn)場設(shè)備控制子單元2221-2可以通過可編程邏輯芯片來實(shí)現(xiàn)，例如通過復(fù)雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device, CPLD)來實(shí)現(xiàn)，CPLD作為本地?cái)U(kuò)展協(xié)議的處理單元，負(fù)責(zé)完成自定義的內(nèi)部擴(kuò)展協(xié)議的解析處理，實(shí)現(xiàn)從站本地IO的擴(kuò)展。協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元2221-1可以通過可編程邏輯芯片或者微處理器MCU實(shí)現(xiàn)，當(dāng)采用MCU時(shí)，MCU作為從站220的核心處理器，作用為ETllOO和CPLD 二者的交互中介，負(fù)責(zé)完成從站數(shù)據(jù)信息的調(diào)度和轉(zhuǎn)換，一方面將ETllOO接收到的主站210發(fā)送來的EtherCAT幀信息(控制信息)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后發(fā)給CPLD，通過CPLD實(shí)現(xiàn)外部擴(kuò)展輸出的刷新；另一方面，將CPLD發(fā)送來的外部擴(kuò)展輸入量(采集的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備230的信息)進(jìn)行封裝、協(xié)議轉(zhuǎn)換后發(fā)送給ETl 100，然后由ETllOO通過EtherCAT總線發(fā)送給主站210，從而實(shí)現(xiàn)從站220分布式IO的大規(guī)模擴(kuò)展。圖5中各IO模塊連接的現(xiàn)場設(shè)備是不相同的，圖示為簡略表示方法。
[0044]在本實(shí)施例中，ETl 100和CPLD通過并行總線與MCU連接。從站220通過CPLD芯片實(shí)現(xiàn)分布式IO的擴(kuò)展，分布式IO以IO模塊221的方式連接到CPLD芯片上，CPLD與從站220的各個(gè)擴(kuò)展的分布式的IO模塊221之間，通過SPI總線的方式連接通信，而數(shù)據(jù)協(xié)議則采用了 CPLD內(nèi)部的擴(kuò)展協(xié)議，該協(xié)議為自定義擴(kuò)展協(xié)議，CPLD通過該內(nèi)部的自定義擴(kuò)展協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)對外部擴(kuò)展的分布式IO數(shù)據(jù)的解析處理。因此，從站220可以擴(kuò)展多個(gè)分布式的IO模塊221，單個(gè)從站的IO擴(kuò)展能力遠(yuǎn)超過圖1所示的常規(guī)的基于EtherCAT總線的控制系統(tǒng)的32個(gè)IO點(diǎn)。
[0045]本實(shí)施例的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)200,基于EtherCAT總線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程IO控制，與圖1所示的常規(guī)的基于EtherCAT總線的控制系統(tǒng)相比，分布式控制系統(tǒng)200的從站220不使用ETllOO直接控制IO的方式，而是采用ET1100、MCU、以及CPLD結(jié)合的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式IO的大量擴(kuò)展。并且，從站220使用自定義的擴(kuò)展協(xié)議，通過SPI總線，實(shí)現(xiàn)多個(gè)分布式的IO模塊221的擴(kuò)展，大大提升了了單個(gè)EtherCAT從站的IO擴(kuò)展能力，減小了系統(tǒng)的整體規(guī)模結(jié)構(gòu)，降低了系統(tǒng)的成本。
[0046]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)(200)，包括主站(210)以及多個(gè)從站(220)，每個(gè)從站(220)均與多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)連接，其特征在于，每個(gè)從站(220)包括分別與所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)對應(yīng)連接的多個(gè)輸入輸出模塊(221)、以及與所述多個(gè)輸入輸出模塊(221)連接的從站控制模塊(222)，各從站(220)的從站控制模塊(222)通過EtherCAT總線串聯(lián)，串聯(lián)后的整體通過EtherCAT總線與所述主站(210)連接；所述從站控制模塊(222)用于按照一定的時(shí)序依次通過所述多個(gè)輸入輸出模塊(221)采集所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)的信息，并將采集到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)的信息封裝后發(fā)送到所述主站(210)，所述從站控制模塊(222)還用于接收所述主站(210)發(fā)送的控制信息，對所述控制信息進(jìn)行處理，并將處理后的控制信息按照一定的時(shí)序依次輸出多個(gè)輸入輸出模塊(221),以相應(yīng)地控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述從站控制模塊(222)包括: 現(xiàn)場設(shè)備控制單元(2221)，用于按照一定的時(shí)序依次通過所述多個(gè)輸入輸出模塊(221)采集所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)的信息，并將采集到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)的信息封裝后輸出，還用于對所述控制信息進(jìn)行處理，并將處理后的控制信息按照一定的時(shí)序依次輸出多個(gè)輸入輸出模塊(221)，以相應(yīng)地控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)動作； 從站接口單元(2222)，用于接收封裝后的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)的信息，并將其發(fā)送到所述主站(210)，還用于接收所述主站(210)發(fā)送的控制信息，并將所述控制信息發(fā)送到所述現(xiàn)場設(shè)備控制單元(2221)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述現(xiàn)場設(shè)備控制單元(2221)包括: 協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元(2221-1 )，用于接收所述從站接口單元(2222 )發(fā)送的控制信息，并對該控制信息進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后輸出； 現(xiàn)場設(shè)備控制子單元(2221-2)，用于接收協(xié)議轉(zhuǎn)后的控制信息，并對其進(jìn)行識別和分類后按照一定的時(shí)序依次輸出多個(gè)輸入輸出模塊(221),以相應(yīng)地控制多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)動作，還用于按照一定的時(shí)序依次通過多個(gè)輸入輸出模塊(221)采集多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)的信息，并將采集到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)的信息發(fā)送到所述協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元(2221-1)； 所述協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元(2221-1)還用于對所述現(xiàn)場設(shè)備控制子單元(2221-2)采集到的多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)的信息進(jìn)行封裝以及協(xié)議轉(zhuǎn)換后輸出到所述從站接口單元(2222)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述現(xiàn)場設(shè)備控制子單元(2221-2)通過SPI總線與所述多個(gè)輸入輸出模塊(221)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述現(xiàn)場設(shè)備控制子單元(2221-2)通過并行總線與所述協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元(2221-1)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元(2221-1)通過并行總線與所述從站接口單元(2222)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述從站接口單元(2222)包括ETl 100芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述現(xiàn)場設(shè)備控制子單元(2221-2)包括可編程邏輯芯片。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換子單元(2221-1)包括可編程邏輯芯片或者微處理器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于EtherCAT總線的分布式控制系統(tǒng)(200)，其特征在于，所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(2 30)的信息包括所述多個(gè)現(xiàn)場設(shè)備(230)的狀態(tài)信息以及運(yùn)行參數(shù)。
【文檔編號】G05B19/418GK103529804SQ201310512357
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】劉文韜 申請人:深圳市匯川控制技術(shù)有限公司, 深圳市匯川技術(shù)股份有限公司, 蘇州匯川技術(shù)有限公司