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    本文說明IEEE1588在一個(gè)分散運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，目前的解決方案依靠分散運(yùn)動(dòng)部件對(duì)時(shí)間同步的專門實(shí)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(yùn)動(dòng)控制解決方案。本文要說明在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)范例內(nèi)IEEE1588和運(yùn)動(dòng)的基本操作。

    分散運(yùn)動(dòng)控制要求系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間緊密地同步，通常這要求在系統(tǒng)內(nèi)時(shí)鐘間的波動(dòng)是微秒數(shù)量級(jí)。更高性能的應(yīng)用驅(qū)動(dòng)將這個(gè)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(diǎn)間的緊密同步。定制的接口卡控制整個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘的分配和同步以及控制數(shù)據(jù)的定時(shí)傳送。

    IEEE1588精確時(shí)間協(xié)議提供分布網(wǎng)絡(luò)上的標(biāo)準(zhǔn)化的同步機(jī)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(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的分布運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，用以演示這個(gè)原理。

范例說明

    范例運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由三個(gè)控制器組成，每個(gè)控制器通過一個(gè)SERCOS適配器連接一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。SERCOS是連接數(shù)字驅(qū)動(dòng)器的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。所有的運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)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(yùn)動(dòng)計(jì)劃器”管理每個(gè)驅(qū)動(dòng)器的位置信息，以控制點(diǎn)動(dòng)、移動(dòng)、和聯(lián)動(dòng)操作。每個(gè)驅(qū)動(dòng)器作為一個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，其中一個(gè)軸是主軸，其它兩個(gè)為從動(dòng)軸。每個(gè)從動(dòng)軸都與主軸以1：1的比率聯(lián)動(dòng)。連接到主軸的控制器以一定時(shí)間間隔向連接到從動(dòng)軸的控制器發(fā)送位置基準(zhǔn)。 
 
    在系統(tǒng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘是同步的，它使用IEEE1588協(xié)議達(dá)到以太網(wǎng)的時(shí)鐘同步。在底板上的時(shí)鐘同步是用先與IEEE1588的專用協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。

系統(tǒng)時(shí)鐘同步

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

運(yùn)動(dòng)的同步

    基本的運(yùn)動(dòng)控制要求在一個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)任務(wù)的運(yùn)行要與其它所有節(jié)點(diǎn)同步。節(jié)點(diǎn)之間的所有事務(wù)都建立在同步刷新周期基礎(chǔ)上。對(duì)控制器與傳動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí)鐘和從時(shí)鐘之間的起伏精度不大于200納秒。當(dāng)使用GPS作為主時(shí)間基準(zhǔn)時(shí)，在從時(shí)鐘的累計(jì)波動(dòng)為500納秒。如果耒自GPS接收器的秒脈沖信號(hào)的邊沿不清晰，還會(huì)產(chǎn)生附加的波動(dòng)。

    本例子展示的是一個(gè)相對(duì)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(diǎn)和建議只是為說明作者對(duì)使用CIP網(wǎng)絡(luò)的可能性的概念，并不反映ODVA的想法、觀點(diǎn)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(diǎn)和建議是否適合你的應(yīng)用條件。