工業(yè)實時以太網(wǎng) | 基于GD32F470的單芯片EtherCAT主站解決方案

時間：2023-03-23 15:45:36

關鍵字：以太網(wǎng) 芯片工業(yè)現(xiàn)場總線

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[導讀]在今天工業(yè)控制系統(tǒng)已經(jīng)大量應用工業(yè)現(xiàn)場總線，從而降低應用成本與提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。進入工業(yè)4.0時代后，工業(yè)實時以太網(wǎng)工業(yè)總線應用也逐步占據(jù)工業(yè)現(xiàn)場總線的主導地位，例如由西門子公司主導的PROFINET總線、倍福公司主導的EtherCAT總線、羅克韋爾公司主導的Ethernet/IP總線等等。工業(yè)實時以太網(wǎng)總線逐步成為新一代工業(yè)控制系統(tǒng)的主流配置，同時成為進入工業(yè)數(shù)字化時代的基礎。

在今天工業(yè)控制系統(tǒng)已經(jīng)大量應用工業(yè)現(xiàn)場總線，從而降低應用成本與提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。進入工業(yè)4.0時代后，工業(yè)實時以太網(wǎng)工業(yè)總線應用也逐步占據(jù)工業(yè)現(xiàn)場總線的主導地位，例如由西門子公司主導的PROFINET總線、倍福公司主導的EtherCAT總線、羅克韋爾公司主導的Ethernet/IP總線等等。工業(yè)實時以太網(wǎng)總線逐步成為新一代工業(yè)控制系統(tǒng)的主流配置，同時成為進入工業(yè)數(shù)字化時代的基礎。

EtherCAT工業(yè)實時以太網(wǎng)總線以其高性能、高穩(wěn)定性、高響應等特點快速在工業(yè)控制系統(tǒng)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，翌控科技通過自主研發(fā)NXTOS系統(tǒng)實現(xiàn)國產(chǎn)GD32F470處理器的EtherCAT主站功能(未來將提供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(diào)試工具，該方案核心特點如下：

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

?基于NXTedge Studio編程工具可使用IEC61131-3標準語言對訪問EtherCAT從站過程數(shù)據(jù)與對象字典

?支持標準EtherCAT ESI設備描述文件導入

?可進行在線掃描組態(tài)與EtherCAT主從站參數(shù)配置

?可在線監(jiān)控EtherCAT從站設備狀態(tài)與操作PDO過程數(shù)據(jù)以及通過SDO讀寫對象字典

?最高支持9個EtherCAT從站，典型應用為8個伺服驅動器外加1個IO模塊，EtherCAT極限循環(huán)周期可穩(wěn)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)模式或者基于客戶硬件平臺NXTOS系統(tǒng)的產(chǎn)品授權模式

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，完全通過單芯片實現(xiàn)IEC61131-3 PLC軟件平臺與EtherCAT主站，同時控制8個EtherCAT伺服與1個EtherCAT IO模塊，通過外擴以太網(wǎng)芯片支持TCP/IP通訊，實現(xiàn)Modbus TCP與私有以太網(wǎng)通訊協(xié)議，同時支持IEC61131-3標準編程，支持FBD、LD、ST、SFC與IL編程語言，應用架構圖如下：

基于GD32F470處理器芯片，翌控科技研發(fā)的NXTOS實現(xiàn)高性能EtherCAT主站，在連接8個EtherCAT伺服與1個EtherCAT IO模塊的場景下，依然可實現(xiàn)EtherCAT主站1ms通訊周期，其中EtherCAT主站單個周期僅僅占用最高120us最大處理時間，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、運動控制等等功能運行，同時在NXTedge Studio中可實現(xiàn)EtherCAT主站狀態(tài)調(diào)試：

除了通過單芯片實現(xiàn)支持EtherCAT功能的PLC解決方案外，該方案同時支持將GD32F470芯片作為獨立的協(xié)處理器與第三方處理器進行通訊，將實時性要求較高的應用由GD32F470+NXTOS完成，而在HOST處理器上則無需進行實時性優(yōu)化，通過SPI/UART接口與GD32F470通訊，從而實現(xiàn)接入工業(yè)控制系統(tǒng)：

小結一下

翌控科技自主研發(fā)的NXTOS系統(tǒng)則打破目前國產(chǎn)工業(yè)控制系統(tǒng)在工業(yè)實時以太網(wǎng)總線上的困擾，通過高實時系統(tǒng)以及驅動在指定芯片平臺上的定向深入研發(fā)與優(yōu)化，基于多個國產(chǎn)以及全球知名廠商處理器選型，為國內(nèi)工業(yè)控制系統(tǒng)核心大腦提供強有力的支持。