Powerlink实时以太网介绍

上海新时达电气股份有公司Powerlink开发总结王科驱动软件部2019/12/241上海新时达电气股份有公司目录1.实时以太网Powerlink协议介绍2.Powerlink项目介绍3.开发中遇到的问题4.B&R交流合作2019/12/242/30上海新时达电气股份有公司1.Powerlink协议介绍1.1实时以太网国际标准IEC61158与国内标准以太网-工业以太网-实时以太网RTE应用领域：工业控制与运动控制;相关总线：EtherCAT,SERCOSIII,ProfiNET从标准以太网到实时以太网，需要解决：确定性通讯时钟同步（1588、EtherCAT）在总线上高效地、高频地交换小数据可靠性2019/12/243/30上海新时达电气股份有公司1.1实时以太网RTE与OSI模型2019/12/24非实时协议非实时TCP/IP之上TCP/UDP/IP以太网数据链路层TCP/UDP/IP以太网数据链路层MAC实时协议实时协议以太网之上更改以太网修改的以太网链路层实时协议以太网物理层(通用的线缆)LLC+...4/30上海新时达电气股份有公司1.1实时以太网IEC61800通讯协议应用协议驱动故障2019/12/245/30上海新时达电气股份有公司1.2Powerlink简介Powerlink通讯原理：2019/12/24SOCPreqCN1PresCN1同步阶段PreqCN2PresCN2PreqCNxPresCNxSOA异步数据主站从站异步阶段通讯周期SOC6/30上海新时达电气股份有公司1.2Powerlink协议栈协议栈模型2019/12/247/30上海新时达电气股份有公司1.3Powerlink特点FPGA(NIOS)开源，OpenPowerlink协议栈开源内网同步方式，SOC主从周期性数据点对点通讯主站要安装专有网卡双网口带Hub任意插2019/12/248/30上海新时达电气股份有公司2.Powerlink项目介绍2.1需求及变更移植PowerlinkFPGA从站（原始需求）开发FPGA+ARM架构从站变更原因：项目早期定方案开发CANOpen402接口(IEC61800-201)变更原因：方案升级开发Powerlink主站伺服控制402接口库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联合开发机器人控制测试程序原因：机器人展会，非机器人计划中的任务开发BR主站，摆脱BR主站的束缚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Powerlink的改进同步性能增强；解除主站实时要求及专有网卡2019/12/249/30上海新时达电气股份有公司2.2从站结构AP=伺服ARMPCP=FPGAPowerlinkProtocol2019/12/2410/30上海新时达电气股份有公司2.2从站结构FPGA2019/12/2411/30上海新时达电气股份有公司2.3软件结构FPGA+NIOS+ARM与伺服通讯中间接口应用层协议402无缝替换EtherCAT、Powerlink、（CANOpen）2019/12/24FPGAARMDPRAMAPILink全局变量表Controword//6040;Statusword//6041;...IRQ、AsynIRQOpenMAC(pcp)APCOM_APIComLayer402、各模式状态机12/30上海新时达电气股份有公司2.4编写工具对象字典及XDD描述文件生成2019/12/24Cia402+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2.5主站控制接口BR主站不支持402AS伺服库基于SDC实轴方案支持PLC\APC2019/12/24B&RServosSTEPServosAdditionalCia420TaskCia402StateMachineCia402VariableMappingCia402Initialization+UserTaskSTEPTaskASLibSTEPLibSDCConfigIOMapping&OtherConfigASProject14/30上海新时达电气股份有公司2.6例子2019/12/24机器人移植替换BR伺服例子ImportSTEPxddSTEPservotypePI,t_predictIOMapping15/30上海新时达电气股份有公司2.7多轴同步中断延迟补偿网络传输补偿(PHY)SOC抖动补偿2019/12/2403421910200100300400...90010001100453200...0SOCSOC伺服中断程序SYNC中断程序调整后伺服中断程序1tperiodTservorToffsetT1offsetTTsyncsetTcT*periodservoroffsetsyncdelayTTTTndCntTTset=Toffset+(Tc-Δt1)16/30上海新时达电气股份有公司2.7多轴同步Synchronizationof6STEPservodrivers(PWMjitter)2019/12/2417/30上海新时达电气股份有公司2.8展示机器人展会2019/12/2418/30上海新时达电气股份有公司3.开发中遇到的问题3.1涉及的技术—方便交流芯片编程ARM+FPGA（NIOS）FPGA并口（防止读写相互干扰）及FSMCFPGA以太网协议栈CANOpen301协议及402对象字典的实现上位机编程（PC主站）：基于WinPCap以太网编程Xml及C代码生成BRPLC及工控机编程IEC61131编程编程语言C，C#，Python，VHDL，Verilog，2019/12/2419/30上海新时达电气股份有公司3.开发中遇到的问题3.2列举大家可能会遇到的一定要使用版本管理软件（跟踪、回退、协作等）NIOS：不要都打开指令Cache和数据Cache,volatile也不起作用通讯不能中断，需打印调试系统，如DEF_DEBUG_LVL=0xEC002F00L；ARMITM；注意多中断干扰、FSMC时序、堆栈大小、执行时间注意内存对齐等和编译器相关的选项（跨平台器件编程）如果有标准，就参照标准来，如IEC61800/402增加主动性，不要等别人，如B&R和机器人部…2019/12/2420/30上海新时达电气股份有公司3.3引申--跨平台的程序跨平台的程序或开源代码或例子程序移植CPU位数、特色（除法器、浮点单元）、ARM/X86大小端内存对齐编译器附加选项定义库定义如memcpy等2019/12/2421/30上海新时达电气股份有公司4.B&R交流合作4.1控制器结构、思想控制库：IO-Driver-Motion-Robot双系统实时任务（WindowsNT+VxWorks+ASRuntime结构）Powerlink总线思想开发自己的总线IEC61131编程环境与C混编硬件结构…2019/12/2422/30上海新时达电气股份有公司4.2Safety国标IEC61508-电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全功能安全的基本原则衍生应用标准，比如伺服IEC61800-5-2OpenSafety：面向通信的安全协议栈定义SIL1~42019/12/2423/30上海新时达电气股份有公司4.2Safety定义风险及降低概率的方法完整生命周期2019/12/2424/30上海新时达电气股份有公司4.2Safety硬件安全：各元件、历史失效数据、危害权重软件安全2019/12/2425/30上海新时达电气股份有公司4.3OpenSafety实施例2019/12/2426/30上海新时达电气股份有公司4.3OpenSafetyModel2019/12/2427/30上海新时达电气股份有公司4.3OpenSafetyHardwStructure2019/12/2428/30上海新时达电气股份有公司4.3OpenSafetySoftwareStructure2019/12/2429/30上海新时达电气股份有公司2019/12/24THANKYOU!Questions？30/30