基于EtherCAT总线伺服在机器人上的应用实践

基于EtherCAT总线伺服在机器人上的应用实践

陈金祥

广东中科微精光子制造科技有限公司 广东东莞 523000

[摘要]伴随工业4.0、机器人整个行业持续的进步发展，脉冲传统模式控制对机器人各项性能会产生一定限制，高速工业的现场总线现阶段已经逐渐成为机器人的发展主流，作为当前机器人的核心部件，伺服或控制系统均提供更具高效及可靠性总线的合理优化或是解决方案，极易和现场其余设备实现有效组网，为自动化的流水线、智能工厂建设发展等奠定重要基础。那么，为确保以EtherCAT为基础总线伺服更好地运用至机器人整个行业领域当中，确保其各项优势得到更为充分地发挥。本文主要通过检索国内外与总线伺服、EtherCAT、机器人等相关的文献资料，经过系统化地梳理及分析后，进一步探讨机器人中以EtherCAT为基础总线伺服的实践应用，便于为今后更多技术工作者及研究者对此类课题开展更为深入地探究提供重要指导或是参考，积极推进着以EtherCAT为基础总线伺服实现更进一步地应用发展。

[关键词]机器人；总线伺服；EtherCAT；应用；

前言：

伴随现代社会经济持续发展，我国的科技力量持续增强，各项先进技术成熟度不断提升，尤其是以EtherCAT为基础总线伺服系统及其技术也得以进步发展开来，并且被逐渐运用至机器人整个行业领域当中。那么，为确保机器人实现以EtherCAT为基础总线伺服高效运用，积极探讨EtherCAT及总线伺服专项系统，并对机器人上以EtherCAT为基础总线伺服的实践应用开展综合分析，有着一定的现实意义和价值。

1、关于EtherCAT及总线伺服专项系统的概述

1.1在EtherCAT层面

所谓EtherCAT，即依托以太网所开发构架下，工业实时现场总线的通讯协议。可以说，EtherCAT自出现后，为整个系统总体实时性能及拓扑灵活度提出全新标准。

1.2在总线伺服专项系统层面

SV660N总线伺服专项系统这一系列的产品，属于现阶段具备较高性能伺服驱动系统装置，典型的一种总线型，影响范围较大，功能丰富，如中断定长、全闭环、多段位等等。因其功能丰富性突出，故可充分满足于用户多样化需求。专用场合当中，该系列的产品可集成PLC各项功能，客户利用代码便能够实施简单编程操作，促使现场管控得以实现。它内置EtherCAT总线，可有效运用至工业领域当中，其所具备优势特征详细如下：一是，内置总线科学技术，可实现便捷化应用；二是，可实现高速运行。基于转矩前馈，促使高响应化控制得以实现[1]；三是，实操及焊接线均较为简单，且可实现DB系列的插头便捷化应用；四是，可支持EtherCAT总线方式，可用类型较多编码装置；五是，极具实用性。可实行全闭环形式的管控，且驱动装置有着极强环境适应力，可实现多段位化控制、机械原点多种方式设定、电池欠压系统保护、振动控制、转动惯量在线识别等各项功能；六是，支持实施惯量学习，与滤波装置结合，具备优良性能。它能够与差异化场合结合，实现指令来源便捷化更改处理及用户调试操作。此外，

2、应用实践

2.1在SV660N伺服驱动装置层面

针对SV660N伺服驱动装置而言，其所具备使用优势详细如下：SV660N伺服驱动装置，其可支持于EtherCAT通讯及串口通讯，EtherCAT可支持于CoE协议。该CoE主要是以EtherCAT为基础CAN相应的应用协议。此装置当中EtherCAT总线特征，即具备优良适用性，仅配置以太网的控制系统装置，控制单元可充当总线主站；同时，其与以太网的标准相符合，对总线帧结构实施分析可了解到，其实行的是以太网帧（IEEE802.3），能够提供包含着线型、星型等各种不同的拓扑结构；EtherCAT总线呈较高效率，可以有效利用以太网的带宽，对数据传输及工作效率的提升而言较为有利；此外，其具备优良性能，且同步时钟，可得到有效校准处理。

2.2在系统连接层面

匹配好Ether CAT总线伺服系统配置文件及上位机系统，此控制装置有效应用至机器人当中，实现传感装置实时化信息采集、节点通讯及关节电机有效管控等。此系统装置当中通信功能，以Ether CAT为协议实现，诸多模块均可实现通讯及信息的有效交互，对伺服节点有效拓展应用及硬件系统优化设计提供便利条件[2]。

2.3在系统调试层面

针对总线和上位机之间匹配层面，应当借助以太网的控制装置主站设置、SV660N驱动装置从站所建立系统，予以合理匹配；应当将主电源线、伺服的编码器线、通讯线缆等妥善连接好，电机线为SV660N伺服驱动装置动力电源L1、L2及控制电源L1C、L2C有效接入，并且，通过以太网的通讯线缆，促使以太网的控制装置主站、SV660N伺服驱动装置从站可靠连线[3]；借助编码装置线缆、电机的动力线，促使SV660N伺服的驱动装置当中伺服电机实现可靠连线，确保控制系统及电机等抱闸接线、伺服驱动装置准确连接；伺服系统的控制模式设总线的控制模式、通讯读写各项运行参数；针对SV660N伺服的驱动装置控制模式，则设EtherCAT模式，并建立通讯，结合具体需求情况，合理设定各项参数；针对学习惯量层面，刚性调整等优化伺服针对机器人自身控制性能，并结合负载情况，实现对驱动装置增益的合理选择，注重对驱动装置加减速时间的合理设定，防止加速时间过短所致机械冲击及其抖动情况出现，结合实际需要，实现对脉冲当量的合理选定，并将驱动装置电子的齿轮比合理确定下来，所设电子齿轮需充分满足于加工精度实际要求。

2.4在伺服系统主电源的接线层面

针对伺服系统主电源的接线而言，该伺服控制系统装置属于机器人当中控制总线基本构成，依托于Ether CAT下机器人的总线，需匹配好相应伺服系统，且应当与总线协议具备良好兼容性。那么，为有效解决此方面问题，依托于Ether CAT总线，积极开发伺服系统，便于应用至机器人上面的关节控制及其传感装置控制；此外，针对SV660N伺服驱动装置各项参数设置，则需结合具体需求情况，合理设定包含控制模式、转动惯量、寄存装置位置端子、正转禁止、反转禁止、刚性选择、通讯读写等各层面参数。

3、结语

综上所述，以EtherCAT为基础总线伺服整个系统所具备优势相对较多，为确保其更好地应用至机器人当中，就需相关技术员做好SV660N伺服驱动装置系统连接及调试、伺服系统主电源的接线等各项工作，并结合具体需求情况，合理设定各项参数，便于达到机器人中以EtherCAT为基础总线伺服整个系统更高的应用成效，满足于广大使用者实际的应用需求。

参考文献：

[1]陈宇鹏,高伟强,刘建群,等.基于EtherCAT总线的拖动示教机器人控制系统开发[J].电气传动,2021,51(021):811-812.

[2]Zhao J,Fan X M,Yan W,et al.A Research of Distributed Servo System Based on EtherCAT Bus[J].DEStech Transactions on Engineering and Technology Research,2017，22(iceeac)：1011-1015.

[3]袁俊杰,刘海涛,潘国庆,等.基于EtherCAT和TwinCAT3的协作机器人控制系统设计[J].科学技术与工程,2021,21(048):100-101.