國內工業(yè)總線基本介紹

     國內工業(yè)控制總線經過多年的發(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)產品上不是很適合的。且此通訊總線已經在中國市場流行了幾十年，先入為主，加上入門技術門檻低，因而被廣泛應用于各種工業(yè)控制設備中，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。但是由于硬件性能和軟件協(xié)議的限制，CAN總線更多的是應用在通信數(shù)據(jù)量小，實時性不高的應用場景，對于大數(shù)據(jù)量，低延時的應用場景，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)場應用對于大數(shù)據(jù)量通信和實時性有了越來越高的要求?；诖?，高速工業(yè)以太網總線應運而生，基于以太網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)以太網總線中，又以EtherCAT總線在國內尤為流行。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、主站采用標準的物理層和數(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)成本和技術門檻太高所致。

華成工控工業(yè)控制主站產品介紹

     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)運動控制領域，積累了很多豐富的經驗。2015年國家大力倡導工業(yè)4.0，我們積極響應，開始著手研發(fā)驅控一體系統(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方案，價格都非常高昂。作為一種工業(yè)4.0的關鍵技術，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。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。經過這一年努力，終于將主站的實時性能接近了主流的標準，實現(xiàn)了完美的轉變。目前，我們主站系統(tǒng)的主要功能和性能參數(shù)如下：

華成工控EtherCAT總線伺服產品介紹

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

ES2A系列產品特點

     ?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)以太網技術、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標準協(xié)議；

     ?高響應帶寬

     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)響應時間，提高設備效率。