مزامنة التحكم في الحركة متعدد المحاور عبر شبكة في الوقت الفعلي

“إن بروتوكولات Ethernet الحتمية في الوقت الفعلي مثل EtherCAT قادرة بالفعل على دعم التشغيل المتزامن لأنظمة التحكم في الحركة متعددة المحاور. 1 هذه المزامنة لها معنيان. أولاً ، يجب مزامنة إرسال الأوامر والتعليمات بين عقد التحكم المختلفة مع ساعة مشتركة ؛ ثانيًا ، يجب مزامنة تنفيذ خوارزميات التحكم ووظائف التغذية الراجعة مع نفس الساعة. النوع الأول من المزامنة مفهوم جيدًا وهو جزء متأصل من وحدة تحكم الشبكة. ومع ذلك ، فإن النوع الثاني من المزامنة ، الذي تم إهماله حتى الآن ، هو الآن عنق الزجاجة لأداء التحكم في الحركة.

“

بقلم ينس سورنسن ودارا أوسوليفان وكريستيان آين

ملخص

إن بروتوكولات Ethernet الحتمية في الوقت الفعلي مثل EtherCAT قادرة بالفعل على دعم التشغيل المتزامن لأنظمة التحكم في الحركة متعددة المحاور.¹ هذه المزامنة معنيين. أولاً ، يجب مزامنة إرسال الأوامر والتعليمات بين عقد التحكم المختلفة مع ساعة مشتركة ؛ ثانيًا ، يجب مزامنة تنفيذ خوارزميات التحكم ووظائف التغذية الراجعة مع نفس الساعة. النوع الأول من المزامنة مفهوم جيدًا وهو جزء متأصل من وحدة تحكم الشبكة. ومع ذلك ، فإن النوع الثاني من المزامنة ، الذي تم إهماله حتى الآن ، هو الآن عنق الزجاجة لأداء التحكم في الحركة.

تقدم هذه المقالة مفهومًا جديدًا للحفاظ على مزامنة محركات الأقراص من وحدة التحكم في الشبكة إلى أطراف المحرك وأجهزة الاستشعار. التقنية المقترحة قادرة على تحسين المزامنة بشكل كبير وبالتالي تحسين أداء التحكم بشكل كبير.

بيان المشكلة والفن السابق

لشرح قيود الحلول الحالية ، ضع في اعتبارك نظام التحكم في الحركة الشبكي ذي المحورين ، كما هو موضح في الشكل 1. يرسل مضيف التحكم في الحركة الأوامر وقيم الأوامر إلى وحدتي تحكم مؤازرتين من خلال شبكة الوقت الفعلي ، وتشكل كل وحدة تحكم مؤازرة عقدة تابعة على الشبكة. تتكون وحدة التحكم المؤازرة نفسها من وحدة تحكم الشبكة ، ووحدة التحكم في المحرك ، وعاكس الطاقة والمحرك / المشفر.

تستخدم بروتوكولات الشبكة في الوقت الفعلي طرقًا مختلفة لمزامنة العقد التابعة مع الرئيسية ، ومن الطرق الشائعة تكوين ساعة تزامن محلية في كل عقدة. يضمن هذا الإجماع في الوقت المحدد مزامنة جميع أوامر وأوامر محور المؤازرة بإحكام. بمعنى آخر ، تتم مزامنة جميع وحدات التحكم في الشبكة على الشبكة المباشرة.

عادة ، يوجد خطان للمقاطعة بين وحدة تحكم الشبكة ووحدة التحكم في المحرك. يقوم الأول بإعلام وحدة التحكم في المحرك عندما تحتاج إلى جمع المدخلات ووضعها على الشبكة. الثانية تخبر وحدة التحكم في المحرك متى تقرأ البيانات من الشبكة. باتباع هذا النهج ، يتم تبادل البيانات بين وحدة التحكم في الحركة ووحدة التحكم في المحرك بطريقة متزامنة ، ويمكن تحقيق دقة توقيت عالية جدًا. ومع ذلك ، لا يكفي نقل البيانات المتزامنة إلى وحدة التحكم في المحرك ؛ يجب أن تكون وحدة التحكم في المحرك أيضًا قادرة على الاستجابة للبيانات بطريقة متزامنة. بدون هذه القدرة ، لا يمكن لوحدة التحكم في المحرك الاستفادة الكاملة من دقة توقيت الشبكة. يمكن أن تواجه I / O لوحدة التحكم في المحرك مشاكل في الاستجابة لقيم الأوامر والأوامر.

كل I / O في وحدة تحكم المحرك ، مثل مؤقتات تعديل عرض النبضة (PWM) و ADC ، لها تأخيرات متأصلة وتكمية للوقت. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك مؤقت PWM الموضح في الشكل 2 الذي يولد إشارة محرك البوابة لعاكس الطاقة. يولد المؤقت إشارة بوابة عن طريق مقارنة قيمة الأمر Mx مع العداد لأعلى ولأسفل. عندما تتغير خوارزمية التحكم Mx ، لا تسري دورة العمل الجديدة حتى دورة PWM التالية. هذا يعادل تأثير الاحتفاظ بالطلب الصفري ، مما يعني أن دورة العمل يتم تحديثها مرة واحدة أو مرتين فقط لكل فترة PWM T (في حالة استخدام وضع التحديث المزدوج).

الشكل 1. نظام تحكم حركة شبكي نموذجي ثنائي المحور.

الشكل 2. تحديث دورة العمل لمؤقت PWM.

في شبكة الوقت الفعلي ، بغض النظر عن مدى التزامن المحكم لتبادل البيانات ، فإن تقدير الوقت لمؤقت PWM سيكون في النهاية العامل المحدد لمزامنة المحور. عند تلقي قيمة أمر جديد ، لا توجد طريقة للاستجابة لدورة العمل الجديدة حتى تصبح سارية المفعول. ينتج عن هذا عدم يقين زمني يصل إلى فترة PWM واحدة (عادة في نطاق 50 ميكرو ثانية إلى 100 ميكرو ثانية). في الواقع ، ستكون هناك علاقة طور غير محددة ومتغيرة بين فترة مزامنة الشبكة وفترة PWM. بمقارنة ذلك مع عدم اليقين الزمني الفرعي 1 μs على شبكة الوقت الفعلي ، من الواضح أن الإدخال / الإخراج لوحدة التحكم في المحرك يلعب دورًا أكثر أهمية في التحكم في الحركة المتزامنة بالشبكة. في الواقع ، ليست شبكة الوقت الفعلي هي التي تحدد دقة المزامنة ، ولكن نظام الإدخال / الإخراج.

بالإشارة مرة أخرى إلى الشكل 1 ، يحتوي النظام على ثلاثة مجالات مزامنة ، A و B و C ، غير مرتبطة ببعضها البعض. لا تتم مزامنتها في الواقع ، مع عدم يقين متغير يصل إلى فترة PWM واحدة.

عدم اليقين في التزامن وتأثير التطبيق

يمكن رؤية تأثيرات عدم اليقين الزمني بوضوح في أنظمة مؤازرة متعددة المحاور عالية الأداء لتطبيقات مثل الروبوتات والأدوات الآلية. يمكن أن يكون لتغييرات الإزاحة الزمنية بين محاور التحكم في المحرك على مستوى الإدخال / الإخراج تأثير مباشر وهام على دقة تحديد المواقع ثلاثية الأبعاد النهائية للإنسان الآلي أو أداة الآلة.

ضع في اعتبارك منحنى حركة بسيط ، كما هو موضح في الشكل 3. في هذا المثال ، ترتفع قيمة أمر سرعة المحرك (المنحنى الأزرق) ثم تنخفض. إذا كان معدل الانحدار ضمن إمكانيات النظام الكهروميكانيكي ، فإن القيمة الفعلية المتوقعة للسرعة ستتبع القيمة المطلوبة. ومع ذلك ، إذا كان هناك تأخير في أي مكان في النظام ، فإن السرعة الفعلية (المنحنى الأحمر) ستتخلف عن القيمة المطلوبة ، مما يؤدي إلى خطأ في الموضع Δθ.

الشكل 3. تأثير تأخير التوقيت على دقة الموقف.

في آلة متعددة المحاور ، يتم تحويل الموضع المستهدف (x ، y ، z) إلى وصف محوري زاوي (θ1 ، … ، n) وفقًا للهيكل الميكانيكي للآلة. يحدد وصف المحور الزاوي سلسلة من أوامر الموضع / السرعة على فترات زمنية متساوية لكل محور. سيؤدي أي اختلاف في التوقيت بين المحاور إلى أن تكون الآلة أقل دقة. ضع في اعتبارك مثال المحورين الموضح في الشكل 4. يتم وصف المسار المستهدف للجهاز بمجموعة من إحداثيات (س ، ص). الكمون يخلق أخطاء توقيت لأوامر المحور ص ، والتي تؤدي في النهاية إلى مسارات فعلية غير منتظمة.

في بعض الحالات ، يمكن تقليل آثار التأخيرات الثابتة من خلال التعويض المناسب. لكن الأهم من ذلك هو عدم القدرة على تعويض التأخيرات المتغيرة وغير المعروفة. بالإضافة إلى ذلك ، يتسبب التأخير المتغير في تغيير كسب حلقة التحكم ، مما يجعل من الصعب ضبط الحلقة للحصول على الأداء الأمثل.

وتجدر الإشارة إلى أن التأخير في أي مكان في النظام يمكن أن يؤدي إلى دقة الماكينة غير الدقيقة. لذلك ، يؤدي تقليل التأخيرات إلى الحد الأدنى أو القضاء عليها قدر الإمكان إلى تحسين الإنتاجية وجودة المنتج النهائي.

الشكل 4. تأثير تأخير التوقيت على دقة الموقف.

طبولوجيا التزامن والتحكم الجديد

تظهر طريقة التحكم في الحركة التقليدية في الجزء العلوي من الشكل 5. ترسل وحدة التحكم في الحركة (عادةً PLC) أوامر الموضع (θ *) إلى وحدة التحكم في المحرك عبر شبكة في الوقت الفعلي. تتكون وحدة التحكم في المحرك من ثلاث حلقات ردود فعل متتالية ، بما في ذلك حلقة داخلية تتحكم في عزم الدوران / التيار (T / i) ، وحلقة وسيطة تتحكم في السرعة (ω) ، وحلقة أخرى تتحكم في الموضع (θ). تحتوي حلقة عزم الدوران على أعلى عرض نطاق ترددي ، بينما تحتوي حلقة الموضع على أقل عرض نطاق ترددي. تظل التعليقات الواردة من المصنع محلية بالنسبة لوحدة التحكم في المحرك وتتم مزامنتها بإحكام مع خوارزمية التحكم ومعدل عرض النبض.

مع طوبولوجيا النظام هذا ، تتم مزامنة المحاور بين وحدة التحكم في الحركة ووحدة التحكم في المحرك من خلال قيم أمر الموضع ، ولكن في التطبيقات عالية الدقة مثل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ، والمزامنة مع I / O لوحدة التحكم في المحرك (التغذية الراجعة و PWM) الارتباط فقط يجعلها إشكالية. عادةً ما تحتوي حلقات الموضع على نطاق ترددي منخفض نسبيًا وبالتالي فهي أقل حساسية لمزامنة الإدخال / الإخراج. هذا يعني أن أداء مزامنة العقدة على مستوى التعليمات مقبول عادةً حتى إذا كانت الشبكة والإدخال / الإخراج في مجالات مزامنة مختلفة.

في حين أن طوبولوجيا التحكم الموضحة في الجزء العلوي من الشكل 5 شائعة ، يمكن أيضًا استخدام طرق تقسيم التحكم الأخرى ، مثل تنفيذ حلقات الموضع و / أو السرعة على جانب وحدة التحكم في الحركة وتوصيل قيم أوامر السرعة / عزم الدوران عبر الشبكة . كان هناك اتجاه حديث في الصناعة للانتقال إلى نهج تقسيم جديد ، حيث يتم نقل جميع حلقات التحكم من وحدة التحكم في المحرك إلى وحدة تحكم حركة قوية على الجانب المضيف من الشبكة (كما هو موضح في النصف السفلي من الشكل 5) . البيانات التي يتم تبادلها على شبكة الوقت الفعلي هي أمر جهد وحدة التحكم في المحرك (v *) وردود فعل المصنع لوحدة التحكم في الحركة (i ، ω ، θ). يتم تنفيذ طوبولوجيا التحكم هذه بواسطة PLC قوي متعدد النواة وشبكة في الوقت الفعلي وتوفر العديد من المزايا. أولاً ، التصميم قابل للتطوير بدرجة كبيرة. يمكن أيضًا إضافة / إزالة المحاور بسهولة دون الحاجة إلى القلق بشأن قوة معالجة وحدة التحكم في المحرك. ثانيًا ، نظرًا لأن تخطيط المسار والتحكم في الحركة يتم في نفس الموقع المركزي ، يمكن تحسين الدقة.

طوبولوجيا التحكم الجديدة لها أيضًا عيوب. تتم إزالة خوارزميات التحكم من وحدة التحكم في المحرك ، وبالتالي تفقد التزامن الدقيق لتنفيذ الكود والإدخال / الإخراج. كلما زاد عرض النطاق الترددي لحلقة التحكم ، زادت مشكلة فقدان مزامنة الإدخال / الإخراج. حلقة العزم / التيار حساسة بشكل خاص للتزامن.

الشكل 5. طبولوجيا التحكم في الحركة التقليدية (العلوية) والناشئة (السفلية).

الشكل 6. يربط جدولة الإدخال / الإخراج مجالات المزامنة معًا.

الحلول المقترحة

يتطلب نقل حلقة التحكم الأسرع إلى وحدة التحكم في الحركة مزامنة كاملة من مضيف الشبكة على طول الطريق إلى طرف المحرك.

الفكرة العامة هي مزامنة الإدخال / الإخراج لجميع المحاور مع الشبكة بحيث تعمل جميعها في مجال مزامنة واحد. يوضح الشكل 6 جدولة أحداث الإدخال / الإخراج التي تقع بين وحدة تحكم الشبكة ووحدة التحكم في المحرك. تتمثل الوظيفة الرئيسية لجدولة حدث الإدخال / الإخراج في إنشاء نبضات مزامنة / إعادة تعيين لجميع الأجهزة الطرفية لإبقائها متزامنة مع حركة مرور الشبكة. يأخذ جدولة أحداث الإدخال / الإخراج إشارة مزامنة الإطار ، المشتقة من الساعة المحلية لوحدة التحكم في الشبكة ، ويخرج مشغلات الأجهزة المناسبة لجميع عمليات الإدخال / الإخراج التي يجب مزامنتها مع الشبكة.

يحتوي كل إدخال / إخراج على مجموعته الخاصة من متطلبات التوقيت / إعادة التعيين ، مما يعني أن برنامج جدولة أحداث الإدخال / الإخراج يجب أن يوفر مشغلات مخصصة لكل إدخال / إخراج. على الرغم من اختلاف متطلبات تشغيل الإشارات ، إلا أنها لا تزال تشترك في بعض القواعد العامة. أولاً ، يجب الرجوع إلى جميع إشارات التشغيل لمزامنة الإطارات. ثانيًا ، هناك تأخير / إزاحة مرتبط بكل إشارة إطلاق. يرتبط هذا التأخير بالتأخير المتأصل في الإدخال / الإخراج ، مثل وقت التحويل الخاص بـ ADC أو تأخير المجموعة لمرشح صادق. ثالثًا ، هناك وقت استجابة الإدخال / الإخراج ، على سبيل المثال ، نقل البيانات من ADC. يستوعب برنامج جدولة أحداث الإدخال / الإخراج متطلبات التوقيت لكل إدخال / إخراج ويضبط باستمرار نبضات التشغيل / إعادة التعيين بناءً على الساعة المحلية. يتم عرض نظرة عامة على مبدأ توليد كل نبضة إخراج لجدولة حدث الإدخال / الإخراج في الشكل 7.

الشكل 7. يولد جدولة الإدخال / الإخراج نبضات تشغيل.

في معظم أنظمة التحكم في الحركة المتصلة بالشبكة ، يكون معدل الإطار ، وكذلك معدل تزامن الإطار ، مساويًا أو أقل من معدل تحديث PWM لوحدة التحكم في المحرك. هذا يعني أن برنامج جدولة أحداث الإدخال / الإخراج يجب أن يوفر نبضات إطلاق واحدة على الأقل ، وربما متعددة ، لكل فترة إطار. على سبيل المثال ، إذا كان معدل الإطارات هو 10 كيلو هرتز ومعدل PWM هو 10 كيلو هرتز ، يجب أن يوفر جدولة حدث الإدخال / الإخراج نبضة تشغيل واحدة لكل إطار شبكة ، وبالمثل ، إذا كان معدل الإطارات هو 1 كيلو هرتز ومعدل PWM هو 10 كيلو هرتز ، يجب أن يوفر جدولة حدث الإدخال / الإخراج 10 نبضات تشغيل لكل إطار شبكة. هذا يعادل مضاعف التردد في الشكل 7. قم بتطبيق وقت تأخير t على كل نبضة مزامنة_د، للتعويض عن زمن الانتقال المتأصل لكل إدخال / إخراج. العنصر الأخير في جدولة أحداث الإدخال / الإخراج هو وظيفة التصفية الذكية. سيكون هناك بعض التوتر المروري على كل شبكة. يقلل الفلتر الارتعاش على نبضة الزناد ويضمن أن معدل التغيير في تردد مزامنة الإطار محدود.

يوضح النصف السفلي من الشكل 7 مثالاً لمخطط توقيت لمزامنة PWM. لاحظ كيف أن تردد مزامنة الإطار هو مضاعف لتردد PWM في هذا المثال وكيف يتم تقليل التشويش على إشارة تشغيل الإدخال / الإخراج.

خطة التنفيذ

يوضح الشكل 8 مثالاً على مخطط التزامن موصى به تم تنفيذه واختباره في نظام التحكم في الحركة المتصل بالشبكة. يستخدم مضيف الويب Beckhoff CX2020 PLC ومتصل بجهاز كمبيوتر لتطوير ونشر برامج PLC. بروتوكول الشبكة في الوقت الحقيقي (السهم الأحمر) هو EtherCAT.

تتبنى وحدة التحكم في المحرك بشكل أساسي fido5200 و ADSP-CM408 من شركة ADI. يتحد الاثنان لتوفير مجموعة شرائح متكاملة للغاية لمحركات المحركات المتصلة بالشبكة.

fido5200 عبارة عن شريحة تبديل Ethernet متعددة البروتوكولات (REM) في الوقت الفعلي مع منفذي Ethernet. يوفر واجهة مرنة بين المعالج المضيف والطبقة المادية للإيثرنت الصناعي. يشتمل fido5200 على وحدة تحكم في المؤقت (TCU) قابلة للتكوين تتيح مخططات مزامنة متقدمة لبروتوكولات Ethernet الصناعية المختلفة. يمكن أيضًا تنفيذ وظائف إضافية مثل التقاط الإدخال وإخراج إشارة الموجة المربعة باستخدام دبابيس مؤقت مخصصة. يتم الاحتفاظ بإدخال / إخراج المؤقت في الطور مع وقت المزامنة المحلي وبالتالي مع حركة مرور الشبكة. هذا يجعل من الممكن مزامنة ليس فقط الإدخال / الإخراج لعقدة تابعة واحدة ، ولكن أيضًا العقد التابعة عبر الشبكة بأكملها.

تحتوي شريحة تبديل REM على منفذي Ethernet ، لذلك يمكن توصيل منفذي Phys (PHY1 و PHY2). يدعم هذا الهيكل الشبكات الحلقية والخطية. ولكن في إعداد المعمل هذا ، كعرض توضيحي ، يتم استخدام عقدة تابعة واحدة فقط ، وينشط منفذ إيثرنت واحد فقط.

تتصل شريحة التبديل REM بالمعالج المضيف من خلال ناقل ذاكرة متوازي ، مما يضمن إنتاجية عالية وزمن انتقال منخفض.

يستخدم المعالج المضيف المستخدم لتنفيذ وحدة التحكم في المحرك ADSP-CM408. لأنه يقوم على ARM^® اللحاء^®– معالج مخصص لنواة M4F لتنفيذ وظائف التحكم والتطبيق. يتضمن المعالج الأجهزة الطرفية التي تدعم تطبيقات التحكم الصناعي ، مثل أجهزة ضبط الوقت للتحكم في العاكس PWM ، وأخذ عينات ADC ، وواجهة تشفير الموضع. للحفاظ على تزامن جميع الأجهزة الطرفية مع الشبكة ، يتم استخدام وحدة توجيه تشغيل مرنة (TRU). تقوم TRU بإعادة توجيه إشارات التشغيل التي تم إنشاؤها بواسطة وحدة التحكم في وحدة المعالجة المركزية (TCU) الخاصة بـ fido5200 إلى جميع الأجهزة الطرفية ذات التوقيت الحرج على ADSP-CM408. تشتمل هذه الأجهزة الطرفية على مُعدِّلات عرض النبضة ، ومرشحات صادقة لقياس تيار الطور ، و ADC ، وواجهة تشفير مطلقة. يظهر مبدأ الإدخال / الإخراج المتزامن في الشكل 9.

الشكل 9. إنشاء أحداث مزامنة للإدخال / الإخراج.

في الشكل 9 ، لاحظ كيف يتم تنفيذ جدولة أحداث الإدخال / الإخراج باستخدام TCU على شريحة مفتاح REM و TRU على معالج التحكم في المحرك. بمعنى آخر ، يتم تنفيذ الوظيفة بواسطة دائرتين متكاملتين.

تقوم وحدة التحكم في المحرك بتغذية تيار الطور وموضع الدوار لمحرك سيرفو ثلاثي الأطوار. يتم قياس تيارات الطور باستخدام ADCs المعزولة sigma-delta ويتم قياس موضع الدوار باستخدام التشفير المطلق EnDat. يتم توصيل كل من Sigma-delta ADC والمشفّر مباشرةً بـ ADSP-CM408 بدون أي FPGA خارجي أو CPLD.

تردد تبديل PWM هو 10 كيلو هرتز ويتم تنفيذ خوارزمية التحكم مرة واحدة لكل دورة PWM. كما هو موضح في هذه المقالة ، يوفر TCU ADSP-CM408 مع نبضة مزامنة واحدة لكل دورة PWM.

نتائج تجريبية

يتم عرض صورة من الإعداد التجريبي في الشكل 10. لتوضيح وظيفة المزامنة للنظام ، قم بإعداد PLC لتشغيل مهمة برنامج تدوم 200 ميكرو ثانية. يحدد وقت المهمة أيضًا معدل الإطارات على شبكة EtherCAT. تعمل وحدة التحكم في المحرك في PWM ولها فترة تحديث تحكم تبلغ 100 ميكرو ثانية (10 كيلو هرتز) ، لذلك يجب توليد نبضات التزامن بهذا المعدل. النتائج موضحة في الشكل 11.

الشكل 8. تنفيذ مخطط التزامن.

الشكل 10. تنفيذ مخطط التزامن.

الشكل 11. إنشاء أحداث مزامنة للإدخال / الإخراج.

تشير إشارة Data Ready إلى الوقت الذي توفر فيه شريحة تبديل REM بيانات الشبكة لتطبيق التحكم في المحرك. يتم تأكيد الإشارة كل 200 ميكرو ثانية ، بما يتوافق مع معدل إطارات EtherCAT. يتم أيضًا إنشاء إشارة مزامنة PWM بواسطة شريحة تبديل REM ويتم استخدامها للحفاظ على تزامن إدخال / إخراج وحدة التحكم في المحرك مع حركة مرور الشبكة. نظرًا لأن فترة PWM هي 100 μs ، فإن رقاقة تبديل REM تقوم بجدولة نبضات مزامنة PWM لكل إطار EtherCAT. الإشارتان السفليتان HSPWM و LSPWM في الشكل 11 هما PWM المرتفع والمنخفض لإحدى مراحل المحرك. لاحظ كيف تتم مزامنة إشارة PWM مع حركة مرور الشبكة.

لخص

تُستخدم شبكة Ethernet في الوقت الفعلي على نطاق واسع في أنظمة التحكم في الحركة ، ويمكن لبعض البروتوكولات تحقيق مزامنة الوقت بدقة تقل عن 1 ميكرو ثانية. ومع ذلك ، لا تتضمن المزامنة سوى اتصال البيانات بين سادة الشبكة والعبيد. لا تتضمن حلول الشبكة الحالية مزامنة الإدخال / الإخراج للتحكم في الحركة ، مما يحد من أداء التحكم الذي يمكن تحقيقه.

يمكن أن يحقق مخطط المزامنة المقترح في هذه الورقة التزامن الكامل من مضيف الشبكة إلى طرف المحرك. نظرًا لأداء المزامنة المحسن بشكل كبير ، يمكن لهذا النظام أن يحسن أداء التحكم بشكل كبير. يوفر المخطط أيضًا مزامنة سلسة عبر محاور متعددة. يمكن بسهولة إضافة محاور ومزامنة مصممة خصيصًا لوحدات التحكم في المحركات الفردية.

تعتمد المزامنة على برنامج جدولة أحداث الإدخال / الإخراج ، والذي يقع بين وحدة تحكم الشبكة ووحدة التحكم في المحرك. يمكن برمجة برنامج جدولة أحداث الإدخال / الإخراج في الوقت الفعلي بسرعة عالية ويمكن ضبطه لتقليل تأثيرات الاهتزاز / تباين التردد.

تم التحقق من صحة المخطط المقترح في هذه الورقة في بيئة تجريبية وعرض نتائجه. بروتوكول الاتصال المستخدم في التجربة هو EtherCAT. ومع ذلك ، فإن المخطط المقترح قابل للتطبيق على أي بروتوكول Ethernet في الوقت الفعلي.

المراجع

¹ Jie Ma ، “تصميم وتنفيذ نظام التحكم في الحركة Multi-DOF استنادًا إلى EtherCAT.” المؤتمر الدولي السادس للأجهزة والكمبيوتر والاتصالات والتحكم ، يوليو 2016.

جنس سورنسن [[email protected]]مهندس تطبيقات الأنظمة في Analog Devices ، وهو مسؤول عن حلول التحكم في المحركات للتطبيقات الصناعية. حاصل على درجة البكالوريوس في الهندسة الكهربائية من جامعة البورك ، الدنمارك. تكمن اهتماماته الرئيسية في خوارزميات التحكم وإلكترونيات الطاقة ومعالجات التحكم.	جنس سورنسن
دارا أوسوليفان [[email protected]]هو مهندس تطبيقات أنظمة أقدم في فريق التحكم في المحركات والطاقة (MPC) في وحدة أعمال الأتمتة والطاقة وأجهزة الاستشعار في الأجهزة التناظرية. مجال خبرتها هو تحويل الطاقة والتحكم في تطبيقات التحكم في محرك التيار المتردد. دارا حاصل على بكالوريوس في الهندسة وماجستير في الهندسة ودكتوراه من جامعة كورك بأيرلندا. منذ عام 2001 ، تعمل دارا في تطبيقات الطاقة الصناعية والمتجددة في قطاعات البحث والاستشارات والصناعة.	دارا أوسوليفان
كريستيان آين [[email protected]]هو مهندس تصميم أنظمة برمجيات في مجموعة تكنولوجيا الإيثرنت المحددة في شركة Analog Devices. مجال خبرته هو تصميم البرامج المضمنة ولديه خلفية تقنية في تحويل الطاقة ومحركات المحركات. حاصل على بكالوريوس العلوم وماجستير في العلوم من جامعة البورك الدنماركية.	كريستيان آين