1.?國內(nèi)工業(yè)總線基本介紹

?????國內(nèi)工業(yè)控制總線經(jīng)過多年的發(fā)展，目前最常見的是CAN 總線和EtherCAT總線。而一般常見總線芯片無非是485通訊芯片，CAN通訊芯片，其實這種高低壓電平方式傳輸?shù)耐ㄓ嵖偩€并不穩(wěn)定，用在工業(yè)產(chǎn)品上不是很適合的。且此通訊總線已經(jīng)在中國市場流行了幾十年，先入為主，加上入門技術(shù)門檻低，因而被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制設(shè)備中，比如PLC，運動控制系統(tǒng)，遠程IO等等。很多工程師們也熟悉這兩種總線技術(shù)。但是由于硬件性能和軟件協(xié)議的限制，CAN總線更多的是應(yīng)用在通信數(shù)據(jù)量小，實時性不高的應(yīng)用場景，對于大數(shù)據(jù)量，低延時的應(yīng)用場景，其能力就有點捉襟見肘。

?????隨著工業(yè)4.0信息時代的到來，工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用對于大數(shù)據(jù)量通信和實時性有了越來越高的要求。基于此，高速工業(yè)以太網(wǎng)總線應(yīng)運而生，基于以太網(wǎng)的硬件性能和改進的數(shù)據(jù)交換協(xié)議，可以滿足大部分的高速、大數(shù)據(jù)量和高實時性場景。在各種工業(yè)以太網(wǎng)總線中，又?以EtherCAT總線在國內(nèi)尤為流行。其流行主要有以下幾個原因：

1.?EtherCAT協(xié)議是一個完全開放的協(xié)議。任何公司都可以使用它，可以免費加入會員。

2.?主站采用標(biāo)準(zhǔn)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，不需要增加和改變現(xiàn)有的硬件。EtherCAT總線協(xié)?

???議只改進了數(shù)據(jù)在以太網(wǎng)協(xié)議中的流動方式，完全是一種軟件改動。

3.?有很多芯片廠商直接集成了EtherCAT從站實現(xiàn)，這使得EtherCAT從站設(shè)備非常容易實現(xiàn)。

????然而EtherCAT總線并沒有像CAN總線那樣更廣泛流行的原因，原因是EtherCAT主站的實現(xiàn)成本和技術(shù)門檻太高所致。

2.?華成工控工業(yè)控制主站產(chǎn)品介紹

???華成工控自成立以來，一直專注于專用運動控制系統(tǒng)的研發(fā)，從一開始的注塑取出機械手控制系統(tǒng)到現(xiàn)在的機器人控制系統(tǒng)等等；在控制執(zhí)行方面，經(jīng)歷了從脈沖，CAN總線，RTEX總線到EtherCAT總線的發(fā)展，一步一個腳印，可以說在工業(yè)運動控制領(lǐng)域，積累了很多豐富的經(jīng)驗。2015年國家大力倡導(dǎo)工業(yè)4.0，我們積極響應(yīng)，開始著手研發(fā)驅(qū)控一體系統(tǒng)和EtherCAT總線伺服系統(tǒng)。配合自身的EtherCAT總線伺服系統(tǒng)發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)市場上實現(xiàn)的EtherCAT主站方案，要么使用Beckhoff（倍福）公司的Twincat軟件方案，要么就是使用其它一些外國公司的軟件授權(quán)方案，價格都非常高昂。作為一種工業(yè)4.0的關(guān)鍵技術(shù)，始終受制于人，我們無法接受這一事實。從那時候起，我們就下定決心一定要研發(fā)一款適合我們運動控制系統(tǒng)使用的EtherCAT主站。

????自主研發(fā)不一定非要另僻蹊徑，我們選擇先站在巨人的肩膀上，快速看清方向。我們的主站系統(tǒng)使用IgH開源項目，搭配Linux系統(tǒng)加實時補丁的路線。整個主站系統(tǒng)的初期，其實時性和穩(wěn)定性并不能達到市場主流的EtherCAT主站性能水準(zhǔn)。但是我們同時也自研了EtherCAT總線伺服，根據(jù)自身運動控制系統(tǒng)的要求，定制了專用的通信協(xié)議而并沒有完全遵循CiA402的伺服控制方式。讓EtherCAT主站可以搭配我們自研的EtherCAT總線伺服同時落地，應(yīng)用在我們專用的運動控制系統(tǒng)中，該控制系統(tǒng)的性能和部署的便捷性都遠遠超越我們之前脈沖型和CAN總線系統(tǒng)，取得了質(zhì)的飛躍，同時也得到了市場的廣泛認可。

????到了特殊的2020年，一場疫情讓制造業(yè)迎來了改革的春天，工業(yè)自動化的需求越來越迫切。基于此，我們決定把自研的低成本EtherCAT主站方案和EtherCAT總線伺服，突破實時性的技術(shù)難點，使其完全遵循CiA402協(xié)議，然后推向市場，讓更多的行業(yè)可以使用上EtherCAT總線帶來的性能提升和便利。經(jīng)過這一年努力，終于將主站的實時性能接近了主流的標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了完美的轉(zhuǎn)變。目前，我們主站系統(tǒng)的主要功能和性能參數(shù)如下:

3.?華成工控EtherCAT總線伺服產(chǎn)品介紹

ES2A系列產(chǎn)品是華成工控歷時4年自主研發(fā)的迭代兩代的高性能總線伺服驅(qū)動器，是華成工控對市場不斷鉆研、對技術(shù)不懈追求的結(jié)晶。ES2A系列產(chǎn)品使用獨特的單/雙軸模塊化設(shè)計，客戶可根據(jù)實際應(yīng)用自由選擇電機功率（50W~2KW/軸），搭配組合成16軸以內(nèi)任意軸數(shù)且總功率不超過6KW的總線伺服系統(tǒng)，這大幅提高產(chǎn)品性能和易用性。

ES2A系列產(chǎn)品特點

?40%體積減少和50%接線工時減少

相比傳統(tǒng)單軸伺服，ES2A安裝體積大幅縮減，其中4軸縮減約40%， 6軸縮減約50%，8軸縮減約60%，10軸縮減約70%；采用集中式電源模塊管理的多軸模塊化伺服，省去每個伺服軸的動力電源線、輔助電源線、控制線束、制動電源線，大幅減輕客戶現(xiàn)場的布線工作，提高電氣盤柜效率，節(jié)約安裝與維護成本。

?30%能耗降低

華成工控特有的伺服驅(qū)動模塊互聯(lián)專利，輕松實現(xiàn)多軸擴展。通過共直流母線電氣拓撲，配合控制系統(tǒng)先進的能耗管理算法，將制動軸產(chǎn)生的回饋電能供給非制動軸而不是通過制動電阻以熱能形式消耗掉，極大地提升了電能的利用率。相對于傳統(tǒng)單體伺服，可降低約30%能耗。

?高性能EtherCAT總線通訊方式

EtherCAT是一種基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、采用分布式時鐘同步的總線通訊方式，華成工控EtherCAT有如下特點：

1.?傳輸速率達2×100Mbps，100伺服軸刷新時間僅為0.1ms；

2.?通信周期最短可達250us；

3.?通過分布式時鐘的精確調(diào)制，同步精度小于1us；

4.?接線更加靈活，以最常用的線型拓撲為例，各節(jié)點通過一條網(wǎng)線串接起來，節(jié)點地址可自動分配且不受新加入節(jié)點影響可保持；

5.?支持CiA402標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；

?高響應(yīng)帶寬

電流環(huán)帶寬最高達3.2KHz，速度環(huán)帶寬最高達2KHz，專門面向高速度與高精度的運動控制場景，極大縮短系統(tǒng)響應(yīng)時間，提高設(shè)備效率。