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冗余定义
什么是总线冗余功能我们都知道EtherCAT现场总线具有灵活的拓扑结构设备间支持线型、星型、树型的连接方式其中线型结构简单、传输效率高大多数的现场应用中也是使用这种连接方式如下图所示。 线型的连接方式确实简单走线灵活便于现场设备布局与维护。在自动化的工业生产中设备通常在不同的环境中长时间运行线缆的老化、安装连接不够严谨等因素导致线缆断连。假如有一天第一个伺服和第二个伺服之间的线缆断了那么第1个伺服后面的设备是不是将无法正常运行呢如下图所示。 不管是哪种接线方式线缆断线将会影响设备的正常运转哪怕是传统的CAN、RS485等通信的设备控制也都无法正常运转。问题还得要解决那有没有标准的、又不需要添加太多额外的设计成本就能解决上述的问题呢一起来看看EtherCAT总线给出的解决方案以及EtherCAT冗余技术的实现原理。我们先看它的连接方式如下图所示。 从EtherCAT的线缆冗余接线图中可以看出复用了最后一个从站设备的OUT端接回主站是不是有点巧妙呢减少了硬件成本还能解决问题确实受大家喜欢。再来细看它的数据流向假设还是第一个伺服和第二个伺服之间断开了它的工作原理如下图所示。 伺服1和伺服2的线缆断开后仍与从站设备连接着但通信线路变成两条支线设备仍然可以正常通信设备依然还能够继续控制运行。上述就是EtherCAT冗余的解决方案将线型结构变成了环形结构实现了链路冗余功能。
冗余功能的优势
01 节约设计成本
EtherCAT线缆冗余使用了最后一个从站设备的OUT端口使得冗余功能标准化。
02 增强系统可靠性和稳定性
工业自动化行业中通常要求总线上的设备不间断运转不允许停止生产冗余技术可以实现应用系统的可靠性和稳定性。
03 故障诊断与处理
当出现线缆断线时变成两条之链路控制继续工作同时EtherCAT可以自动检测到总线系统中的故障点可大大简化系统的维护工作提高了设备的维护性。
环境配置
▶ 正运动目前只有7系240520以后的版本支持。
环境准备
1准备一台VPLC711-i5-ETH5一体机
2安装240520以上MotionRT版本
3EtherCAT做主口其他网口任选一个做从口
4按照图示接线EtherCAT接入第一个设备的in最后一个设备的out接入VPLC711上的对应冗余网口形成一个环路 5在总线初始化过程中SLOT_STOP总线停止后加入SLOT_SLAVE(0)1
6此时环路中任意处断开一个接口节点运行正常
7有需求可在代码中加入断线检测的指令。
RT驱动安装
第一步安装驱动程序
1.打开“设备管理器”选择“操作”中的“添加过时硬件”选择“手动选择”。 2.点击“下一步”。 3.点击“从磁盘安装”。 4.点击“浏览按钮”选择驱动所在的路径打开文件夹“driver_signed”选择“ZMotionRt64.inf”。 5.一直点击”下一步“直到安装完成。 注意驱动更新时要从设备管理器删除设备一定要选择把驱动文件也删除。
第二步安装EtherCAT协议
MotionRT711支持XPCI/XPCIE的ECAT网口也支持电脑普通网口作为ECAT使用。
1.在Windows网络连接界面选择需要用作冗余功能总线的网口右击属性→安装→协议→添加。 2.选择“从磁盘安装”。 3.浏览驱动位置选择”ZMotionRtPacket.inf”。 4.点击“确定”。 在属性中查看有ZMotionRT64 Packet Protocol Driver就是安装成功勾选上就可以添加对应的网口总线协议。不接设备的网口可以在这里取消掉勾选。 5.添加总线协议。
在RT7启动界面点击“AddEcat”在EtherCAT总线列表下将对应的冗余网口的总线增加到列表增加成功之后“Start”即可。如下图的标号2所示。 冗余代码指令分析
冗余指令使用方法如下所示。SLOT_SLAVE – EtherCAT冗余配置。该指令在总线停止时进行设置 断线检测指令解析如下
一、SLOT_INFO和NODE_INFO
打印SLOT_INFO(slot,5)可检测到线缆是否断开0-线缆正常1-检测到线缆断开。NODE_INFO有相同功能。
NODE_INFO(slot,node,6)也可检测到设备网口状态按bit位操作第0位表示IN口状态,第1位表示OUT口状态置1为正常置0为断开。SLOT_INFO只能读取线路是否有断线不能确定是哪个节点断线NODE_INFO可以精确到某个节点断线。如下图范例所示。
1表示整个环路EtherCat检测到断线。 2打印值为3二进制表示为0011Bit0和Bit1均为1表示节点0正常接线。 3打印值为2二进制表示为0010Bit0为0Bit1为1表示节点1 EtherCat In处断开。 二、NODE_REGREAD
NODE_REGREAD(slot,node,address0x111,bytes,modbusindes)可以读取到设备网口状态从而精准判断哪个设备哪个网口断开。
正常返回为90in处断开返回89out处断开返回86。
BIT0第一个口状态in口BIT2第二个口状态out口。只看bit0和bit2置1为断开置0为正常。如下图范例所示。
1打印值为89二进制表示为01011001Bit0为1表示节点1 EtherCAT In口断开。 2打印值为86二进制表示为01010110Bit2为1表示节点0 EtherCAT Out口断开。 3打印值为90二进制表示为01011010,Bit0和Bit2均为0表示节点2连接正常。 上位机C#检测掉线应用实例
我们通过basic脚本程序slot_info指令循环判断是否有掉线若掉线则设置对应变量test的值值为1表示掉线为0则表示正常连接。
Basic部分程序如下图所示。这里通过读取basic全局变量值判断也可以通过寄存器的值判断或者通过node_regread掉线指令检测 通过上述basic程序可以看到程序循环监控刷新slot_info指令的返回值赋值给test变量此时上位机通过监控test的值的变化来判断是否有掉线上位机显示界面如下图所示。
1、伺服正常工作无掉线的情况。 2、伺服正常工作过程中其中一个EtherCAT节点掉线的情况。 3、相关部分程序如下图所示。 如上图可知上位机通过相关接口实时读取basic底层变量test的值来判断相对应的EtherCAT节点是否掉线。
机器视觉EtherCAT运动控制器VPLC711 VPLC711是一款基于x86平台和Windows操作系统的高性能机器视觉EtherCAT运动控制器具备强大的运算能力和灵活性。它具有出色的实时性能和多路高速硬件输入与多路高速PSO输出能够精准控制多轴同步运动并与外部设备实现多协议的高速通信。
VPLC711支持多种硬件接口和通信协议方便与其他设备的连接和集成。除此之外VPLC711还具备视觉处理功能能够实时处理图像数据实现视觉检测、测量和定位等应用。 VPLC711内置Windows运动控制实时内核MotionRT7形成一种开放式IPC形态实时软控制器/软PLC为用户提供灵活集成的运动控制视觉一体化解决方案。 VPLC711硬件参数
1.采用x86高性能CPUEtherCAT可支持1ms 64轴同步运行
2.板载RS232RS485EtherNet5EtherCATUSB3.04硬件接口
3.板载20DI其中4个高速色标锁存2组高速单端编码器
4.板载20DO其中4个高速单端脉冲轴4组高速PWM
5.支持DVI-DHDMI显示支持双网口不同IP设置。
