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【倍福BECKHOFF】电子档手册3_EtherCAT Synchronization -cn.pdf

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【倍福BECKHOFF】电子档手册3_EtherCAT Synchronization -cn.pdf


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TwinCAT 中的 EtherCAT 同步 (expert) 04-Jul-2017 应用层的同步 主站设备和从站设备上的应用都由周期性执行的软件代码组成 • 主站应用 : PLC 程序, NC 任务, … • 从站应用 : 从站的固件(firmware ) 主站应用 从站应用 IPC .. .. DVI 应用层的同步 主站和从站之间的同步 ,从各自应用的角度看有何意义 ? 主站应用和所有从站的应用周期性地双向交换过程数据 (process data ): Cyclic output data IPC .. .. DVI Cyclic input data I Logic Q Q Logic I 应用层的同步 总体来说 ,主站应用和从站应用的同步确定了主站循环和从站循环的起始点之间的时间关系。 主站应用程序 I Logic Q I Logic Q t Q Logic I Q Logic I defined time relationship 确定的时间关系 从站应用程序 应用层的同步 每个从站都同步到主站 ,意味着不同从站之间也实现了相互的同步。 I Logic Q 从站A t 同步到主站 Q Logic I 从站A和从站B 也互相同步 从站 B 同步到主站 Q Logic I 应用层的同步模式 关于从站应用相对主站循环的时间关系 ,EtherCAT 定义了 3 种主要的同步模式 (synchronization modes): Free Run (非同步): 从站的过程数据处理 ,由内部事件触发 ,与主站循环无关。 SM-Synchronous: 从站的过程数据处理 ,由接收到携带过程数据的周期性数据帧时所 产生的硬件中断触发. DC-Synchronous: 从站的过程数据处理 ,由基于分布时钟和系统时间的硬件中断触发。 . 支持DC功能的从站 ,其同步模式在 TwinCAT 中的“DC” 页面进行配置 (每个从站的同步模式互 相独立): Free Run (自由运行) Free Run. 从站的过程数据处理 ,由内部事件触发: • 不用定义周期性数据帧与从站本地应用程序之间的时间关系 • 各个“Free Run”模式的从站之间 ,其时间偏移量不固定 • 适用于处理信号变化缓慢的 I/O 设备 (比如温度信号 …) EtherCAT帧的波动:us级 DC同步事件的波动:ns级 受主站应用的影响,数据帧到达时间会有所波动(~us ) Free Run (自由运行) 主站周期 从站1 周期 输出生效 输入采集 准备输出 准备输入 从站2 周期 从站3 周期 从站n 周期 SM-同步 SM-Synchronous. 从站的过程数据处理 ,在接收到周期性数据帧时触发. • 同步不准的第1个原因: 所有从站接收的周期性数据帧具有同样的抖动 (Jitter ),该抖动 值受发送此帧的主站影响。 • 同步不准的第2个原因: 即使没有抖动 (Jitter ),受实际硬件传播延时的影响 ,最末端的 从站接受数据帧的时间必然晚于第一个从站的接收到该数据帧时间。 • 适用于PLC控制的 定位动作。 SM-同步 输出生效 输入采集 准备输出 准备输入 SM事件在数据帧经过从站时触发 DC-同步 DC-Synchronous. 从站过程数据的处理 ,由从站中基于DC系统时间产生的硬件同步事件 (SYNC Event )触发。 • 基于分布时钟的系统时间 (DC System Time ), 在每个DC从站的内部产生硬件同步事件。 • 每个从站中的触发事件不受主站抖动和传播延时的影响。 EtherCAT帧的波动:us级 • 适用于 NC任务控制的伺服驱动 ,以及超采样的IO模块 DC同步事件的波动:ns级 受主站应用的影响,数据帧到达时间会有所波动(~us ) DC- 同步 准备输出 准备输入 输出生效 所有从站中的SYNC EVENT是同步的 输入采集 工作在同步模式: Time Shift 在 SM- 和 DC-synchronous模式 ,在主站和从站应用程序的循环起始点之间总是需要若干偏 移时间 shift, 以使所有从站都能在它的循环程序开始之前接收到数据: inputs available for master master I Logic Q I Logic Q t slave Q Logic I Q Logic I outputs available for slave shift shift 在SM-Synchronous 模式, 偏移时间由同步模式本身设定 (不需要参数配置 ),因为从站的 应用程序是由循环发送的数据帧直接触发的。 在 DC-synchronous 模式, 同步信号与主站循环超始点的偏移时间由主站在网络启动时设置 , 必要时用户可以修改。 怎样才是正确的偏移时间 (Shift Time ) shift shift NOT OK! OK! 主站周期 master Frame DC-Synchronous 模式下Shift Time的正确设置应该 确保从站中的同步事件 (SYNC event )触发的时间 slave Frame 满足以下条件: • 周期性数据帧传输完成以后 ,从站接收到输出数 据 ,并且 Frame slave • 在下一个周期性数据帧到来之前 ,从站已经收到 采集的输入数据。 Frame slave …而不受通讯抖动 ,传输延时和从站数量的影响。 正确的Shift Time 不是唯一的 ,它可以在主站周期的 整个区间

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