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    本文說明IEEE1588在一個分散運動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，目前的解決方案依靠分散運動部件對時間同步的專門實現(xiàn)。隨著IEEE1588的出現(xiàn)，可以開發(fā)一種在標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)(如以太網(wǎng))上使用商用技術(shù)的運動控制解決方案。本文要說明在一個網(wǎng)絡(luò)范例內(nèi)IEEE1588和運動的基本操作。

    分散運動控制要求系統(tǒng)節(jié)點之間緊密地同步，通常這要求在系統(tǒng)內(nèi)時鐘間的波動是微秒數(shù)量級。更高性能的應(yīng)用驅(qū)動將這個性能提高到幾分一微秒范圍。當(dāng)前的解決方案是使用適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)和接口部件達(dá)到使分散系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點間的緊密同步。定制的接口卡控制整個系統(tǒng)時鐘的分配和同步以及控制數(shù)據(jù)的定時傳送。

    IEEE1588精確時間協(xié)議提供分布網(wǎng)絡(luò)上的標(biāo)準(zhǔn)化的同步機制，通過使用IEEE1588協(xié)議就可在標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)上用標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案取代專用解決方案。就可用現(xiàn)成的部件代替專用的網(wǎng)絡(luò)接口部件。

    現(xiàn)使用IEEE1588協(xié)議和以太網(wǎng)實現(xiàn)一個簡單的分布運動控制系統(tǒng)，用以演示這個原理。

范例說明

    范例運動系統(tǒng)由三個控制器組成，每個控制器通過一個SERCOS適配器連接一個驅(qū)動器。SERCOS是連接數(shù)字驅(qū)動器的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。所有的運動節(jié)點都用以太網(wǎng)卡連接到標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)。

    調(diào)節(jié)器內(nèi)的“運動計劃器”管理每個驅(qū)動器的位置信息，以控制點動、移動、和聯(lián)動操作。每個驅(qū)動器作為一個運動軸，其中一個軸是主軸，其它兩個為從動軸。每個從動軸都與主軸以1：1的比率聯(lián)動。連接到主軸的控制器以一定時間間隔向連接到從動軸的控制器發(fā)送位置基準(zhǔn)。 
 
    在系統(tǒng)內(nèi)所有節(jié)點的時鐘是同步的，它使用IEEE1588協(xié)議達(dá)到以太網(wǎng)的時鐘同步。在底板上的時鐘同步是用先與IEEE1588的專用協(xié)議實現(xiàn)的。

系統(tǒng)時鐘同步

    網(wǎng)絡(luò)時鐘同步是在以太網(wǎng)適配卡上實現(xiàn)的，這個適配卡包含一個FPGA硬件輔助電路，用于對進(jìn)入和輸出的IEEE1588協(xié)議報文打上時間印記。這個FPGA包含一個64位，每片25納秒的高分辨率的可調(diào)諧時鐘。

運動的同步

    基本的運動控制要求在一個節(jié)點的運動任務(wù)的運行要與其它所有節(jié)點同步。節(jié)點之間的所有事務(wù)都建立在同步刷新周期基礎(chǔ)上。對控制器與傳動和控制器與控制器之間的兩種事務(wù)是相同的。

結(jié)論

    提供的1588在以太網(wǎng)分布運動系統(tǒng)的應(yīng)用例子是可靠和精確的應(yīng)用。硬件輔助電路提供的主時鐘和從時鐘之間的起伏精度不大于200納秒。當(dāng)使用GPS作為主時間基準(zhǔn)時，在從時鐘的累計波動為500納秒。如果耒自GPS接收器的秒脈沖信號的邊沿不清晰，還會產(chǎn)生附加的波動。

    本例子展示的是一個相對較小的系統(tǒng)，還需要更大的范例和在各種負(fù)載條件下進(jìn)行測試。

    這是開發(fā)CIP Sync同步原理工作中的結(jié)果。

    這里表述的想法、觀點和建議只是為說明作者對使用CIP網(wǎng)絡(luò)的可能性的概念，并不反映ODVA的想法、觀點和建議。由于CIP網(wǎng)絡(luò)可用于各種不同的情況，可融入各制造商的各種產(chǎn)品和系統(tǒng)。因此試圖使用的讀者和特定CIP網(wǎng)絡(luò)的從業(yè)者應(yīng)自行決定這里表述的想法、觀點和建議是否適合你的應(yīng)用條件。