针对实时以太网通信协议EtherCAT的分布式时钟机制,提出将其通信机制使用到工业机器人的伺服驱动器的解决方法,用来提高工业机器人的同步能力。论文最初重点研讨EtherCAT分布式时钟的系统时间和从站时钟的同步机制,并完成此过程的分布时钟同步的补偿算法。具体分析了DC机制的流程实现;论文末尾阐述开源IGH EtherCAT主站环境和分布时钟同步性能测试平台的搭建,且得出的测试结果表明系统的从时钟和参考时钟的同步均达到了纳秒级,满足了工业需求。

“梦回巴国”剧场位于四川省达州市宣汉县巴山大峡谷景区内,是一个集游览、会议、展览、演出等为一体的综合性文化旅游项目。文中着重阐述“梦回巴国”剧场舞台机械的组成部分、舞台机械的网络系统、舞台机械控制系统及上位机系统,其舞台机械主要包括观众席区机械、舞台区台下机械和台上机械;其控制系统由观众席区机械控制系统和舞台区机械控制系统组成,两套控制系统相互独立,互不干涉。舞台控制系统的上位机与PLC之间采用以太网通信,PLC与变频器、变频器与变频器之间采用现场总线EtherCAT通信;上位机HMI软件StageAPP是基于Microsoft Windows 7系统,采用Visual Studio软件开发的,控制器采用德国Beckhoff CX5020 PLC。设计目的是使观众席区具有“升、降”变化形式,舞台区具有“升、降、旋转、倾斜”变化形式,使表演的艺术造型、层次、动感更强。

为简化雕铣机数控系统的硬件结构、降低硬件成本、增强可拓展性,基于PC平台提出一种全软件数控系统的设计方案。搭建雕铣机数控平台,构建以Linux+Xenomai双内核实时系统为基础的EtherCAT主站。在Linux域中基于Qt开发数控系统软件,设计UI界面、逻辑处理、运动控制、功能接口等模块;在Xenomai域中基于实时函数库开发硬件驱动程序,设计进程通信模块和定时驱动模块,重点说明采用有限状态机开发的定时驱动模块程序。阐述数控加工工作流程,进行系统性能测试和加工实验。结果表明:该系统实时性强、运行稳定,可满足雕铣机的数控加工要求。

针对国内中小型企业普遍采用人工方式对大型工件进行喷涂作业,产品质量难以保证,且生产环境恶劣,危害工人身体健康这一现状,开发一套可拖动示教的自动喷涂系统。阐述由两台拖动示教机器人和一辆移动架车共同作业的自动喷涂系统的硬件布局和运行方式。基于EtherCAT技术,完成机器人控制系统的硬件平台搭建和软件架构设计,实现机器人的拖动示教和轨迹再现功能。结合机器人的运行特点,实现双机器人与移动架车整体的示教和再现功能,设计系统喷涂

多台振动台组合而成的多功能台阵在工程试验中的优势逐渐体现出来，是目前振动台发展的趋势。完成一个大型台阵的搭建，多振动台之间的协同运动是首要解决的问题。以三台地震模拟振动台搭建而成的台阵为研究对象，使用基于超高速以太网EtherCAT技术设计实时高性能伺服控制系统，给出了系统软硬件设计方案。运用一主六从的网络结构，控制三振动台同步运动，最终实现三振动台位置同步、速度同步、加速度同步。显示出EtherCAT伺服控制系统在处理高密度实时数据有着优秀的控制伺服电机能力，以及基于总线的多轴组网控制能够有效解决多台伺服电机并联实时控制问题。

为了解决工业控制领域中分布系统的同步问题,基于EtherCAT网络线形拓扑结构,分析了EtherCAT分布时钟的同步机制和主从站间的通信时序,深入研究了SYNC信号周期与发送同步帧的时间间隔的稳定性对同步质量的影响。设计了基于ARM的分布时钟的主站同步算法及仿真程序,并在搭建的测试平台上进行测试。测试结果表明,EtherCAT同步精度足以满足同步性的需求。

随着机械制造自动化对同步要求不断提高，EtherCAT的应用越来越广泛。在重点研究EtherCAT分布时钟机制的基础上，提出了基于实时嵌入式系统μC／OS—III完成主站的方案。主站对从站的传输延时、初始偏移进行测量，多次读写从站寄存器，待从站同步误差满足阀值后发送同步激活信号，最终实现主站的同步控制技术。最后搭建一个测试系统，读取从站设备时钟漂移寄存器和同步信号SYNC0启动时间寄存器的值并进行分析，结果表明了EtherCAT嵌入式主站精度高、稳定性强的同步控制性能。

为了满足对某特殊印板视觉检测的要求,借助倍福基于EtherCAT总线协议的控制构架,设计了双驱同步全闭环伺服系统,探索了双驱同步主从轴坐标系建立与双驱同步过程的实现.运用超采样的极速控制技术响应了印板检测过程高频需求,并依托TwinCAT软件的多功能性成功完成了伺服系统的调试与完善,入机操作界面的构建,控制程序的编制.利用倍福ADS通讯完成与上位视觉检测软件的互联,最终测试并完善了整机检测性能.

为实现EtherCat现场总线技术在数控转塔冲床上的具体应用,以六轴的电伺服转塔冲床作为研发背景和测试对象。系统主站控制器采用德国BECKHOFFC6640T业控制电脑作为主站硬件载体,BECKHOFF TwinCat自动化软件为控制核心,从站设备以EtherCat耦合端子EK1100起始到自带EtherCat通讯卡的德国LTI Servo One伺服系列。由此构成了EtherCat网络结构。研究结果表明：该技术可实现系统的实时信号传输和精确位置控制。

利用EtherCAT总线拓扑结构灵活、配置简单、数据传输高速高效、实时性、同步性好等优点,以及STM32芯片丰富的外设功能,设计了一款具有EtherCAT网络接口功能的无刷直流电动机控制器,并提供了系统硬件及软件的设计方案。控制器通过专用通信芯片与上位机进行通信,实现了控制器与外部数据传输的数字化和实时传输。