实时控制技术满足实时工业通信发展的需求 —— 第1部分

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实时控制技术满足实时工业通信发展的需求 —— 第1部分 [复制链接]

 

在我之前的博文“EtherCAT和C2000™MCU  —— 实时通信满足实时控制”中，我在TI Designs参考设计库中讨论了一种设计，以帮助简化符合国际电工委员会（IEC）61158兼容且基于TI C2000实时控制微控制器（MCU）的EtherCAT从站节点的硬件开发。该博文概述了EtherCAT技术非常适合工业自动化应用中C2000 MCU的原因，以及为何TI DesignDRIVE团队选择Beckhoff的ET1100作为参考。用于高性能MCU参考设计的EtherCAT接口未提供评估和自行创建完整EtherCAT节点（包括堆栈）的方法。

通过在controlSUITE中发布EtherCAT Slave和C2000 Delfino™MCU controlCARD套件以及EtherCAT解决方案参考软件，您可直接在C2000 MCU上快速启动EtherCAT从站堆栈的开发。

在接下来的博客系列中，我将讨论C2000 MCU上EtherCAT从站堆栈支持的市场机遇；有关TI实施的不同之处；然后深入探讨如何为评估、验证和创建这些开发阶段提供支持。

EtherCAT在工业应用中的可取之处众所周知。Ethercat在全球的应用，尤其是在多轴伺服机器上，已经非常引人注目，至少从TI的C2000市场的角度来看是这样。随着EtherCAT技术组（ETG）的成员人数突破4,300，以及不以欧洲为主的全球成员的不断增长和均衡组合，可以明显看到整体EtherCAT解决方案、技术、可用性、许可、支持等方面都与工业客户产生了共鸣。

我们已看到许多客户承担了使C2000 MCU能够在本机上运行EtherCAT堆栈的任务，尤其是在运动控制应用中。将实时通信直接集成到实时控制开发环境中简化了开发过程。显而易见的是，集成到单个中央处理单元（CPU）将简化网络中断和实时控制环路计时之间的同步。

C2000 MCU完全能够执行软件堆栈并同时执行高要求的实时电机控制，这主要是因为EtherCAT硬件能够处理EtherCAT通信中最具挑战性的实时元素。与添加辅助CPU来运行堆栈相比，单个CPU在降低成本和减少电路板空间方面具有显著优势。如果您使用额外的CPU来处理堆栈，则系统性能也会受益于降低的传输延迟。在运动控制应用中，系统响应新目标位置的时间或延迟至关重要。如果位置命令输入定时无法跟上控制回路功能，为什么要最大限度地减少位置控制回路时间？运行EtherCAT堆栈的临时CPU可能会影响整体运动性能。

鉴于EtherCAT和C2000 MCU运动控制的互补方面以及客户支持请求，TI利用其嵌入式软件开发经验和C2000 MCU架构知识创建了一套软件解决方案，旨在帮助开发TI实时控制MCU的EtherCAT从站节点。该软件包只需很少的开发投资，而且可帮助您：

• 评估从站节点的堆栈。
• 验证自定义硬件的正确操作或连接。
• 创建一个完整的从站节点应用程序，通过使用您的硬件和ETG分发的堆栈。

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图1：C2000 MCU本机EtherCAT从站堆栈支持流程

图1所示为自行开发从站节点应用程序的三个阶段。它还概述了硬件假设，并描述了可用于支持每个阶段的软件模块。我们将花费更多时间在后续博文中解答每个阶段的支持。然而，本系列的下一篇博文将描述启用的一些特定功能，以及为使C2000 MCU上的从站堆栈开发对实时控制应用程序更具吸引力所采取的措施。