基于EtherCAT總線的多軸控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、多關(guān)節(jié)機(jī)器人在工業(yè)上已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，并且以后會用在越來越多的其他領(lǐng)域。多軸控制系統(tǒng)作為多關(guān)節(jié)機(jī)器人的核心，發(fā)展也十分迅速。傳統(tǒng)的多軸控制器體積比較龐大，擴(kuò)展性不好。在工業(yè)4.0的時代，多軸控制系統(tǒng)也越來越智能，同時體積也在逐步減小，并且能夠聯(lián)網(wǎng)。EtherCAT現(xiàn)場總線是一種新興工業(yè)實時以太網(wǎng)總線，經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展，在通訊速度，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等領(lǐng)域已經(jīng)具有非常獨特的優(yōu)勢。本課題的工作主要是將EtherCAT現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用在多軸控

2、制系統(tǒng)中，利用其技術(shù)優(yōu)勢，進(jìn)一步提高多軸控制器的擴(kuò)展性和靈活性，使控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化。
　　本研究首先分析了多軸控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，介紹了EtherCAT現(xiàn)場總線技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，確立了多軸控制系統(tǒng)的開發(fā)架構(gòu)以及開發(fā)方法。然后，課題設(shè)計完成了基于ET1100的通訊板。在此通訊板的基礎(chǔ)上，使用STM32單片機(jī)作為EtherCAT應(yīng)用層控制芯片，設(shè)計并完成了數(shù)字輸入輸出部分和模擬輸入輸出部分的軟硬件。同時，為了達(dá)到工業(yè)現(xiàn)場的要求，

3、設(shè)計著重考慮了安裝的便利性，熱插拔功能以及抗干擾性。接著，課題以實驗室雕刻機(jī)為控制對象，以PC機(jī)作為EtherCAT主站，在主站上的TwinCAT軟件中設(shè)計實現(xiàn)了雕刻機(jī)的正逆運動學(xué)算法，并設(shè)計實現(xiàn)人機(jī)界面。同時，課題使用ADS通訊接口與C＃高級語言進(jìn)行通訊，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的交互。為了更加方便實現(xiàn)人機(jī)交互，課題也基于.NET架構(gòu)設(shè)計了人機(jī)界面，這樣方便Windows平臺對多軸系統(tǒng)的直接或者遠(yuǎn)程控制。最后，在雕刻機(jī)平臺上對設(shè)計的多軸控制系統(tǒng)進(jìn)行