Powerlink实时以太网介绍

1、上海新时达电气股份有公司王科驱动软件部2022-7-31上海新时达电气股份有公司l1. 实时以太网Powerlink协议介绍l2. Powerlink项目介绍l3. 开发中遇到的问题l4. B&R交流合作2022-7-32/30上海新时达电气股份有公司l1.1 实时以太网n国际标准IEC61158与国内标准n以太网-工业以太网-实时以太网RTEn应用领域：工业控制与运动控制;相关总线：EtherCAT, SERCOSIII,ProfiNETn从标准以太网到实时以太网，需要解决：u确定性通讯u时钟同步（1588、EtherCAT）u在总线上高效地、高频地交换小数据u可靠性2022-7-3

2、3/30上海新时达电气股份有公司lRTE与OSI模型2022-7-34/30上海新时达电气股份有公司lIEC61800n通讯协议n应用协议u驱动u故障2022-7-35/30上海新时达电气股份有公司lPowerlink通讯原理：2022-7-36/30上海新时达电气股份有公司l协议栈模型2022-7-37/30上海新时达电气股份有公司lFPGA(NIOS)开源，OpenPowerlink协议栈开源l内网同步方式，SOCl主从周期性数据点对点通讯l主站要安装专有网卡l双网口带Hub任意插2022-7-38/30上海新时达电气股份有公司l 2.1 需求及变更n 移植Powerlink FPGA从站

3、（原始需求）n 开发FPGA + ARM架构从站u变更原因：项目早期定方案n 开发CANOpen 402接口 (IEC61800-201)u变更原因：方案升级n 开发Powerlink主站伺服控制402接口库u原因：资源配置空档，机器人只关心运动控制的上层机器人接口，不关心伺服的控制n 联合开发机器人控制测试程序u原因：机器人展会，非机器人计划中的任务n 开发BR主站，摆脱BR主站的束缚u原因：BR成本 高；方便故障测试；提供主从整体方案；协议栈开源（只需附加RTOS）；已实现PC做主n Powerlink的改进u同步性能增强；解除主站实时要求及专有网卡2022-7-39/30上海新时达电气股

4、份有公司lAP=伺服ARMlPCP=FPGA Powerlink Protocol2022-7-310/30上海新时达电气股份有公司lFPGA2022-7-311/30上海新时达电气股份有公司lFPGA+NIOS+ARMl与伺服通讯中间接口n应用层协议402n无缝替换EtherCAT、Powerlink、（CANOpen）2022-7-312/30上海新时达电气股份有公司l对象字典及XDD描述文件生成2022-7-3Cia 402+ IEC61800标准导出的excel +自定义对象NIOS侧对象字典；xdd文件；ARM侧对象；ARM侧连接代码等13/30上海新时达电气股份有公司lBR主站不支

5、持402lAS 伺服库l基于SDC实轴方案l支持PLCAPC2022-7-314/30上海新时达电气股份有公司2022-7-3l机器人移植替换BR伺服例子nImport STEP xddnSTEP servo typenPI, t_predictnIO Mapping15/30上海新时达电气股份有公司l中断延迟补偿l网络传输补偿(PHY)lSOC抖动补偿2022-7-3*periodservoroffsetsyncdelayTTTTndCnt TTset = Toffset + (Tc-t1)16/30上海新时达电气股份有公司lSynchronization of 6 STEP servo d

6、rivers (PWM jitter)2022-7-317/30上海新时达电气股份有公司l机器人展会2022-7-318/30上海新时达电气股份有公司l3.1 涉及的技术方便交流n芯片编程ARM+FPGA（NIOS）uFPGA并口（防止读写相互干扰）及FSMCuFPGA以太网协议栈uCANOpen 301协议及402对象字典的实现n上位机编程（PC主站）：u基于WinPCap以太网编程uXml及C代码生成nBR PLC及工控机编程uIEC61131编程n编程语言uC，C#，Python，VHDL，Verilog，2022-7-319/30上海新时达电气股份有公司l 3.2 列举大家可能会遇到的

7、n一定要使用版本管理软件（跟踪、回退、协作等）nNIOS：不要都打开指令Cache和数据Cache, volatile也不起作用n通讯不能中断，需打印调试系统，如DEF_DEBUG_LVL = 0 xEC002F00L；ARM ITM；n注意多中断干扰、 FSMC时序、堆栈大小、执行时间n注意内存对齐等和编译器相关的选项（跨平台器件编程）n如果有标准，就参照标准来，如IEC 61800/402n增加主动性，不要等别人，如B&R和机器人部n2022-7-320/30上海新时达电气股份有公司l跨平台的程序或开源代码或例子程序移植nCPU位数、特色（除法器、浮点单元）、ARM/X86n大小端

8、n内存对齐n编译器u附加选项定义u库定义如memcpy等2022-7-321/30上海新时达电气股份有公司l4.1 控制器结构、思想n控制库：IO-Driver-Motion-Robotn双系统实时任务（Windows NT+ VxWorks+AS Runtime结构）nPowerlink总线思想开发自己的总线nIEC61131编程环境与C混编n硬件结构2022-7-322/30上海新时达电气股份有公司l国标IEC61508-电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全n功能安全的基本原则n衍生应用标准，比如伺服IEC61800-5-2nOpen Safety：面向通信的安全协议栈l定义SIL142022-7-323/30上海新时达电气股份有公司l定义风险及降低概率的方法l完整生命周期2022-7-324/30上海新时达电气股份有公司l硬件安全：各元件、历史失效数据、危害权重l软件安全2022-7-325/30上海新时达电气股份有公司l实施例2022-7-326/30上海新时达电气股份有公司lModel2022-7-327/30上海新时达电气股份有公司lHar