工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng) | 基于GD32F470的單芯片EtherCAT主站解決方案

在今天工業(yè)控制系統已經(jīng)大量應用工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)，從而降低應用成本與提高系統穩定性。進(jìn)入工業(yè)4.0時(shí)代后，工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)工業(yè)總線(xiàn)應用也逐步占據工業(yè)現場(chǎng)總線(xiàn)的主導地位，例如由西門(mén)子公司主導的PROFINET總線(xiàn)、倍福公司主導的EtherCAT總線(xiàn)、羅克韋爾公司主導的Ethernet/IP總線(xiàn)等等。工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)總線(xiàn)逐步成為新一代工業(yè)控制系統的主流配置，同時(shí)成為進(jìn)入工業(yè)數字化時(shí)代的基礎。

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EtherCAT工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)總線(xiàn)以其高性能、高穩定性、高響應等特點(diǎn)快速在工業(yè)控制系統中得以廣泛應用，目前EtherCAT主站在中高端PLC產(chǎn)品中已經(jīng)得到廣泛應用，但在對成本較敏感的緊湊型PLC控制器中，目前國產(chǎn)PLC依然以Modbus、CANopen等等低速通訊協(xié)議為主，翌控科技通過(guò)自主研發(fā)NXTOS系統實(shí)現國產(chǎn)GD32F470處理器的EtherCAT主站功能(未來(lái)將提供PROFINET軟從站與Ethernet/IP主從站方案)，并且支持IEC61131-3標準PLC編程以及圖形化主站配置與調試工具，該方案核心特點(diǎn)如下：

?使用GD32F470處理器片內資源(基于GD32F470ZIT6或者GD32F470VIT6)

?基于NXTedge Studio編程工具可使用IEC61131-3標準語(yǔ)言對訪(fǎng)問(wèn)EtherCAT從站過(guò)程數據與對象字典

?支持標準EtherCAT ESI設備描述文件導入

?可進(jìn)行在線(xiàn)掃描組態(tài)與EtherCAT主從站參數配置

?可在線(xiàn)監控EtherCAT從站設備狀態(tài)與操作PDO過(guò)程數據以及通過(guò)SDO讀寫(xiě)對象字典

?最高支持9個(gè)EtherCAT從站，典型應用為8個(gè)伺服驅動(dòng)器外加1個(gè)IO模塊，EtherCAT極限循環(huán)周期可穩定支持250us，典型應用為1-2ms

?提供更加靈活的合作模式，可提供軟件SDK深入研發(fā)模式或者基于客戶(hù)硬件平臺NXTOS系統的產(chǎn)品授權模式

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翌控科技與兆易創(chuàng )新公司深入合作，共同發(fā)布基于GD32F470單芯片EtherCAT主站解決方案。

選用的GD32F470VI/GD32F470ZI芯片基于Cortex-M4核心，具有240MHZ主頻與2MB FLASH，768KB RAM，完全通過(guò)單芯片實(shí)現IEC61131-3 PLC軟件平臺與EtherCAT主站，同時(shí)控制8個(gè)EtherCAT伺服與1個(gè)EtherCAT IO模塊，通過(guò)外擴以太網(wǎng)芯片支持TCP/IP通訊，實(shí)現Modbus TCP與私有以太網(wǎng)通訊協(xié)議，同時(shí)支持IEC61131-3標準編程，支持FBD、LD、ST、SFC與IL編程語(yǔ)言，應用架構圖如下：

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基于GD32F470處理器芯片，翌控科技研發(fā)的NXTOS實(shí)現高性能EtherCAT主站，在連接8個(gè)EtherCAT伺服與1個(gè)EtherCAT IO模塊的場(chǎng)景下，依然可實(shí)現EtherCAT主站1ms通訊周期，其中EtherCAT主站單個(gè)周期僅僅占用最高120us最大處理時(shí)間，處理器依然預留足夠的CPU資源用于保障其他PLC應用邏輯、Modbus通訊、運動(dòng)控制等等功能運行，同時(shí)在NXTedge Studio中可實(shí)現EtherCAT主站狀態(tài)調試：

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除了通過(guò)單芯片實(shí)現支持EtherCAT功能的PLC解決方案外，該方案同時(shí)支持將GD32F470芯片作為獨立的協(xié)處理器與第三方處理器進(jìn)行通訊，將實(shí)時(shí)性要求較高的應用由GD32F470+NXTOS完成，而在HOST處理器上則無(wú)需進(jìn)行實(shí)時(shí)性?xún)?yōu)化，通過(guò)SPI/UART接口與GD32F470通訊，從而實(shí)現接入工業(yè)控制系統：

小結一下

翌控科技自主研發(fā)的NXTOS系統則打破目前國產(chǎn)工業(yè)控制系統在工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)總線(xiàn)上的困擾，通過(guò)高實(shí)時(shí)系統以及驅動(dòng)在指定芯片平臺上的定向深入研發(fā)與優(yōu)化，基于多個(gè)國產(chǎn)以及全球知名廠(chǎng)商處理器選型，為國內工業(yè)控制系統核心大腦提供強有力的支持。