基于以太网的运动控制器远程监控系统

基于EtherCAT技术的多轴运动控制系统张从鹏;赵康康【摘要】以EtherCAT通信技术为基础,设计了一种基于ARM和FPGA双核的EtherCAT总线式多轴运动控制系统.提出了STM32作为系统管理芯片,通过SPI通信控制ET1200从站控制芯片实现Eth-erCAT总线从站通信功能的解决方案;并采用FPGA作为协处理器,完成运动控制算法的实现和执行.完成了运动控制系统的硬件电路设计和软件开发,并制作了样机.经试验测试,实现了EtherCAT总线通信功能,采用TwinCAT完成了闭环运动控制,并且可以独立工作实现运动规划,满足工业控制工程中的应用要求.%An EtherCAT bus based multi axis motion control system was designed based on ARM and FPGA , after systemat-ically study on EtherCAT technology .The solution of main control chip STM 32 controlling ET1200 through SPI was presented .A motion control algorithm based on FPGA was developed .The specific hardware circuit and software of control system was de-signed, and a prototype was produced .The experiment demonstrates that the communication function of EtherCAT bus was real -ized, and the closed-loop motion control was completed by TwinCAT .Motion control system can work independently to achieve motion planning , meetting the application of industrial control in engineering .【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】5页(P115-118,122)【关键词】EtherCAT;多轴;STM32;运动控制;FPGA;插补算法;TwinCAT【作者】张从鹏;赵康康【作者单位】北方工业大学机械与材料工程学院,北京 100144;北方工业大学机械与材料工程学院,北京 100144【正文语种】中文【中图分类】TP23现代制造系统正朝着柔性化、开放化、网络化方向发展，覆盖多学科、多领域相关技术。

EtherCAT工业以太网技术协会刘艳强、王健、单春荣应用领域：石油天然气石化化工冶金电力建材矿业开采造纸纺织印染食品饮料加工烟草汽车制造电子制造水处理建筑楼宇交通运输轨道交通纺织机械塑料机械橡胶机械食品机械包装机械制药机械印刷机械烟草机械机床电子制造设备基于工业以太网的运动控制器在工业机器人、数控机床和机电一体化加工和测试设备中获得了广泛应用。

由于以太网通信速度快、数据量大等特点使运动控制性能得到了极大的提升。

EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）技术（也称为以太网现场总线）是德国BECKHOFF公司提出的实时工业以太网技术，它基于标准的以太网技术，具备灵活的网络拓扑结构，系统配置简单，具有高速、高有效数据率等特点，其有效数据率可达90%以上，全双工特性完全得以利用。

本文设计和实现了基于EtherCAT的伺服控制器从站，每个从站可以最多控制8个伺服轴。

1 EtherCAT技术介绍1.1 EtherCAT系统组成和工作原理EtherCAT采用主从式结构，主站PC机采用标准的100Base-TX以太网卡，从站采用专用芯片。

系统控制周期由主站发起，主站发出下行电报，电报的最大有效数据长度为1498字节。

数据帧遍历所有从站设备，每个设备在数据帧经过时分析寻址到本机的报文，根据报文头中的命令读入数据或写入数据到报文中指定位置，并且从站硬件把该报文的工作计数器（WKC）加１，表示该数据被处理。

整个过程会产生大约10ns的时间延迟[1]。

数据帧在访问位于整个系统逻辑位置的最后一个从站后，该从站把经过处理的数据帧做为上行电报直接发送给主站。

主站收到此上行电报后，处理返回数据，一次通信结束。

系统结构原理图如图1所示：EtherCAT支持几乎所有的拓扑类型，包括线型、树型、星型等，其在物理层可使用100BASE-TX 双绞线、100BASE-FX光纤或者 LVDS（Low Voltage Differential Signaling, 即低压差分信号传输），还可以通过交换机或介质转换器实现不同以太网布线的结合。

第40卷第2期 V o l.40 N o.2菏泽学院学报Journal of Heze U niversity2018年4月A p r.2018文章编号：1673-2103 (2018 )02-0034-06基于EtherCAT总线的ROS运动控制器设计与实现李明洋1，唐国宝2，王立坤1，马晓星1，高永卓1(1.哈尔滨工业大学机器人系统与技术国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150080)!.广州瑞松智能科技股份有限公司，广东广州510760)摘要:提出一种基于E th e rC A T总线的R O S系统运动控制器设计，通过示教方式和人机交互方式实 现对机器人的运动控制.最终完成控制器测试实验，分别对示教点动、示教再现及人机交互的方式进行测试，结果表明本设计可以有效的实现S C A R A机器人的运动控制.关键词：ROS;机器人疋止过匸八丁总线^九迹规划中图分类号:T P242.6 文献标识码:A引言随着计算机技术和自动控制技术的进一步发 展，机器人技术已经成为21世纪十分重要和热门的 研究领域.常见的机器人按用途类别可分为工业机 器人，服务机器人，医疗机器人，微纳米机器人等1.机器人是一门交叉性强的学科，而控制科学对于机 器人的运动至关重要.机器人控制器的作用是按照 指令和传感信息控制机器人完成特定动作或作业任 务.早期的机器人控制器功能简单，对于机器人的运 动仅仅停留在定性描述层面.20世纪90年代，IPC +D S P的控制模式在机器人运动控制领域的应用 越来越广，之后也出现了利用运动控制卡对机器人 控制的嵌入式方法.R O S作为机器人操作系统，其 控制体系能够与机器人建模与运动学解算良好的结 合在一起，达到精度很高的控制效果$，3].控制器通 信系统是控制器的命脉，通信系统应该能保证可靠 性，实时性和反馈同步性.传统总线由于协议不统 一，应用较为复杂，正在逐步退出市场.E th r C A T 是目前实时性最好、速度最快的工业以太网协议之 一，因此E t h r C A T是控制器通信的良好选择45].机器人控制器的系统复杂，在实际设计中往往多样 性丰富，但通用性较差.新西兰奥克兰W e ilia n g X u 和德国Christian D a n ie l等人研究了 R O S在面向实时性领域的扩展，并且采用模块化的方式进行控制 驱动[6,7].其控制器采用T w in C A T进行实时控制.然而，W in d o w s系统对于机器人控制系统负荷过重，同时如果将W in d o w s用于工业控制并且增加硬 件结构，扩展实时性或者修改内核，那么修改之后的 系统便不再被认为是开放式结构，而是专用的PC 系统，进而拥有自己的局限与支持标准.作为开源平 台，使用R O S开发控制器具有很多好处[8].R O S在 制订了机器人开发的统一接口标准的同时，也能够 避免使用者重复进行代码编写910].哈工大Yanyu S u等人设计的Y A R C机器人控制器基于R O S和 M o v e it!进行规划控制，采用P M A C运动控制卡进 行通信[11’12].P M A C运动控制卡的接线十分复杂，因此，开发基于R O S与E t h r C A T的运动控制器十 分必要.1机器人结构及控制特点!1机器人结构系统控制机器人为S C A R A平面型机器人，S C A R A机器人包含大小臂的转动自由度、一个竖 直方向的移动自由度和末端的旋转自由度.其运动 学模型可由机器人标准D%i模型表达，运动学简图 如图1所示.34收稿日期'017-11-10基金项目：广东省重大科技专项项目！015B010918001)作者简介:李明洋(1994 一）,男，黑龙江木兰县人，博士研究生，研究方向:机器人技术.2018 年李明洋，等:基于EtherCAT 总线的ROS 运动控制器设计与实现第2期在上图所示的坐标系中，S C A R A 机器人的1%H 参数表如表1所示.表1 SCARA 机器人I >H 参数表连杆Z2d t 6100d 16(0)221006(0)32&0d $04丌d 46 (号#可由图中参数推导机器人正运动学与逆运动学 的公式如下所示.Hp ~22C O S ( -i +-2)]21 C O S -i -P =yp =22sin ( -i +-2)+21 sin-1Zp _d 1 —d 3 —d 4⑴62 =丌—c 〇s _ft C tan -i (IW~x2p ]y 2p # ]c 2{&2i2 sin —tan21+22 C O S -2 #=d 1 —E —zp1*机器人控制特点机器人共有四个自由度，对于前两轴，即大小臂的转动，直接用电机驱动谐波减速机实现.对于末端 移动和自转自由度，则由于结构不同而导致控制方 式不同，本系统中，机器人末端采用滚珠丝杠花键畐IJ ，如图2所示，上下两电机分别通过带传动驱动 螺母转动，当丝杠处螺母转动时，花键处起止推作 用，整体上下移动而不发生自转.当末端自转时，两 电机驱动两螺母同时转动并保持同速，这样末端发 生自转而不产生上下移动.图2滚珠丝杠花键副2系统硬件结构系统硬件结构框图如图3所示，可通过两种方式与系统进行交互.当采用示教盒方式时，摆动摇杆 进行点动功能或记录各点实现示教再现功能.采用 不同的功能时，示教盒向工控机发送不同类型的指令，工控机接收后进行运动规划，通过E th e rC A T 总 线发送至电机驱动器，最终实现机器人运动.当采用 人机界面交互方式时，界面程序运行在工控机上，通 过电机编码器返回值实时显示当前机器人状态，同时可拖动机器人末端，实现对预定位置的运动规划， 并可以实现躲避障碍物的功能，同样的，轨迹通过 E th e rC A T 总线发送至电机驱动器，实现机器人整 体运动*图3硬件系统结构框图352018 年菏泽学院学报第2期3系统软件实施3.1示教器功能实现方式示教器需要实现的功能中，提供给操作者的有 交互界面及摇杆操作，用于机器人控制的为向机器 人发送的指令及从机器人控制器接受的数据.总之，系统输入为操作者的动作，输出为发送至规划器的 指令.示教器操作系统为U b u n tu12. 〇4 f o r A R M，环境为L X D E，系统依赖库中，R O S库使程序作为 节点与规划器通讯，Q t库用于界面生成并作为ID E，还包括开源硬件A rd u in o库、B o o st库等用于 基本功能的实现.示教器指令列表如表2所示.表2示教器发送指令列表指令名称指令内容DMOVJ手动关节坐标系控制DMOVL手动笛卡尔坐标系控制MOVJ_LSPB关节插补，梯形速度MOVL_RPY_LSPB直线插补，R P Y角，梯形速度MOVC_RPY_LSPB圆弧插补，R P Y角，梯形速度MOVJ_SPLINE_LSPB样条、关节插补，梯形速度STOP停止运动3*规划器轨迹规划功能实现方式规划器程序运行在工控机中，实现对机器人的 控制，其工作方式有两种，包括接受示教器指令后进行规划和接受人机交互界面指令后进行规划.3. 2.1 示教盒指令实现方式当接受示教盒指令进行规划时，系统输入为示 教盒指令，输出为规划后的路径点序列"言息包含点 位置及对应时间.具体处理过程如下：E接受指令，具体指令如图4所示.<0001> MOVJ_LSPB {tool} 20.0 30.0 10.0 0.0 0.0 0.0 [15.0] (mm,deg,s){root}|图M详细指令b#利用B oost库对指令进行分解，分解依据为 空格符，最终分解结果为ID，C O M M A N D，T A R-36G E T.如上图中指令，分解结果为：ID = 0001，C O M M A N D=M O V J_LSPB，T A R G E T=t〇〇l.Y#根据以上结果获取处理方式，选择相应的方 式对后续数据进行获取并完成规划.d#规划结果以R O S通用格式发布到系统中，格式为 /〇9t_ path_ command，包括 header、j oint_ names和 pionts信息.3. 2. 2人机界面实现方式人机界面主要基于R O S系统M o v e it!库及 Rv1库等实现，M o v e it!是在R O S系统中为了实 现机械臂规划提供的一个强大的功能集成包，它提 供了 C++、P y th o n和G U I三种接口，在本文中，人 机交互界面通过其G U I接口实现.具体实现过程包括S C A R A机器人的URDF 模型生成、M o v e it!包配置及参数设置.系统输入为 操作者通过拖拽界面中末端点的位置与姿态设定目 标位姿，并设置运动参数和障碍物等约束，输出为规 划好的轨迹点位置、速度及对应时间.3.3规划器E therC A T接口功能实现方式接口程序通过节点的方式订阅R O S中发送的 轨迹点的话题，接收后按照R O S自定义的数据解析 得到相应的时间和轨迹数据.采用SOEM (Simple Open E therC A T M aster)作为 E therC A T 主站，使 用裸套接字收发E th e rC A T帧.E th e rC A T总线的 特点为网络传输性能高，其可在300 's的时间内完 成一个以太网帧包括1 486个字节数据的传输.3.4驱动器驱动方式本系统中选用松下A5B系列电机驱动器，通常 驱动器的模式主要有P P和CSP模式，P P即为点对 点运动，而C S P为周期同步控制.P P模式和CSP模 式主要的不同点是P P只需要将轨迹通过Ether­C A T发送到驱动器 ，驱动器自动规划，CSP需要根 据驱动器提供的插值周期实时发送给驱动器指令，在本文中采用C SP方式.4实验测试41实验平台如图5所示，实验平台包括S C A R A机器人机 械系统、各电机驱动器、工控机、示教器.2018 年李明洋，等:基于EtherCAT总线的ROS运动控制器设计与实现第2期图5实验平台4.2示教器功能测试对示教器功能进行测试，其中包括点动功能的 测试及示教再现功能的测试.)2.1点动测试示教盒界面中点动测试功能如图"所示.示教 盒为通用示教器.最多可支持"轴，由于控制机器人 为S C A R A机器人，只有）轴进行运动，所以示教盒 中5 &轴处于禁止状态，且上方各关节实时显示模 块中，5&轴关节数据不显示.图T示教器点动测试界面当移动摇杆进行手动点动时，示教器向主控制 器发送指令，具体指令可在R O S系统中显示，如图 #所示.图7示教器发出指令)2.2示教再现功能测试示教盒示教再现功能如图8所示.图中为机器 人在经点动模式后记录的示教点，在此功能下，示教器将各点信息发送至规划器进行规划，规划器根据 发送信息采取不同规划方式.图8示教器示教再现功能界面以M O V J_L S P B为例，对各个关节进行了关节 角度的梯形速度曲线插补，进而生成具体轨迹信息.各轴角度轨迹可在4Q7系统中显示，如图@所示.同时，系统中集成的4v iz模块可以实现机器人 的轨迹显示.如图所示.图10机器人轨迹显示4*人机界面功能测试人机交互界面主要基于M o v e it!库和R v iz库372018 年菏泽学院学报第2期实现.其功能包括实时状态显示和手动交互功能.对于实时状态显示，首先建立机器人统一描述模型U R D F，利用T F库实现机器人坐标关系变换的计算，利用R v iz实现状态的显示功能，如图11所示.图11机器人状态显示手动交互功能基于M o v e it!实现，如图12所 示.机器人末端设置可拖拽球体，通过对球体拖拽可 实现对机器人末端的手动移动和转动，从而使机器 人移动至期望位置.到达期望位置后可根据设置完 毕的参数进行轨迹规划并执行，参数设置及规划执 行界面如图13所示.最终可规划出实际轨迹并显 示，如图1)所示.图12手动交互功能图14轨迹规划5结论提出一种基于E th e rC A T总线的R O S系统运 动控制器设计，由于控制对象为机器人内部伺服电 机，所以控制器具有通用性，同时分析了本文中被控 S C A R A机器人伺服电机控制特点.运动控制器的 设计包括示教器、运动规划器及规划器、驱动器接口 部分及人机交互界面，硬件部分由示教盒、工控机实 现，软件部分基于R O S系统实现，可通过示教方式 和人机交互方式实现对机器人的运动控制.最终完 成控制器测试实验，分别对示教点动、示教再现及人 机交互的方式进行测试，结果表明本设计可以有效 的实现S C A R A机器人的运动控制.参考文献：[1] 李开生，张慧慧，费仁元，等.机器人控制器体系结构研究的现状和发展机器人，2002，22(3) : 235-240.[2] ROS (Robot Operating System) [EB/OL]. http://www. ros. 〇rg.[3]M. T. Hoske. ROS Industrial aims to open，unify ad­vanced robotic programming [J]. Control Engineering，2013[)]U. Reiser. ISG-virtuosM-das Gateway zwischen indus-- rieller Echtzeit-Steuerungstechnik und dem Open Source Roboterbetriebssystem RO S[J]. Software.[5] 王伟.基于EtherCAT的工业机器人控制器通信系统设计[D].南京:东南大学，2015.[6]C. Scheifele，A. Lechler，C. Daniel and Weiliang Xu .Real— Time Extension of ROS based on a Network of Modular Blocks for Highly Precise Motion Generation [J]. IEEE Advanced Motion Control , 2 016,4： 22-24. [7] P. Neto，J . N .Pires and A. P. Moreira. Accelerometer-based control of an industrial robotic arm[C]. The IEEE International Symposium on Robot and Human Interac­tive Communication，2009. R〇-Man. IEEE，2009:1192- 1197.382018 年李明洋，等:基于EtherCAT总线的ROS运动控制器设计与实现第2期[8]—Naumann，K. Wegener and R. D. Schraft. ControlArchitecture for Robot Cells to Enable Plug/n/Produce[C]. IEEE International Conference on Robotiss and Au­tomation，2007：287-292.[9]黄开宏，杨兴锐，曾志文，等.基于RO S户外移动机器人软件系统构$].机器人技术与应用，2013(4) '7-41. [10] S. Cousins，B. Gerkey and K. Conley. Sharing Sot-­ware with RO S[J]. IEEE Robotiss & Amp Amp Auto­mation Magazine，2010, 17(2) ： 12-14.[11] Y an yuSu，YongzhuoGao，Y an W u，W eiDong，Wei-dong Wang and Zhijiang Du. YARC-A Universal Kine­matic Controller for Serial Robots Based on PMAC andMovelt! [C]. Asia-Pacific Signal and Information Pro­ceeding Association，2014 Summit and Conference.IEEE，2014：1-6.[12] YongzhuoGao，Y an gyuSu，W tiD ong，Zhijiang Du，XueshanGao and Yu Mu. U-Pendant ：A UniversalTeach Pendant for Serial Robots Based on R O S[C].IEEE International Conference on Robotics and Biomi-metics (ROBIO). IEEE，2014：2529-2534.Design and Implementation of ROS Motion ControllerBased on Ether CAT BusLIMing-yang1，TANG Guo-bao2，WANG Li-kun1，MA Xiao-xing1, GAO Yong-zhuo1(1. State Key Laboratory of Robotics and System，Harbin Institute of Technology，Harbin Heilongjiang 150006 , China；2. Guangzhou Ruisong Intelligent Technology Holding C o.，Ltd , Guangzhou Guangdong 510760 , China)Abstract：A new type of system m otion controller based on Ether C A T and ROS is paper to realize t he motion control of the robot by means of teaching and human-computer interaction.F i­nally，the paper completes the controller test experim ent，testing the ways of teaching point movement，teaching and reproduction and human-computer interaction?and the resutt shows that this design can effec­tively control the motion of SCARA robot.Key words：ROS；ro b o t；Ether C A T bus；trajectory programming39。

0引言随着现代电力电子技术、交流可变速驱动技术、计算机等技术的发展，困扰交流伺服系统的电机控制复杂、调速性能差等问题取得突破性进展。

交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，并将逐渐取代直流伺服系统。

基于工业以太网的运动控制器在工业机器人、数控机床和机基于EtherCAT 的高性能交流伺服控制系统设计摘要高性能伺服控制系统已从模拟控制发展到全数字控制，性能不断提高，在军用和民用方面具有广阔的应用前景。

基于现场总线网络的伺服控制系统因其高可靠性、快速性和稳定性，成为伺服运动控制系统的发展趋势。

本文针对高性能伺服控制系统在控制现场需要多个伺服电机并联，组网困难，实时性要求高等使用特点，引入实时以太网EtherCAT 技术。

阐述了EtherCAT 的组成、工作原理及报文协议，设计了基于EtherCAT 的高性能伺服控制系统，利用EtherCAT 从站接口控制器ET1100和DSP 芯片TMS320F2812开发了EtherCAT 从站设备，构建了一主多从的EtherCAT 网络结构，并给出了系统硬件和软件的设计方案，实现伺服系统的位置控制和实时数据传输。

关键词EtherCAT ；高性能伺服系统；TMS320F2812；从站控制器中图分类号TP273文献标识码A 文章编号1000-7857（2010）20-0058-04阮倩茹，王辉，施大发，梁骁湖南大学电气与信息工程学院，长沙410082Design of the High-performance AC Servo Control Systems Based on EtherCAT收稿日期：2010-06-02；修回日期：2010-10-12基金项目：湖南省科技计划项目（2010FJ3119）；湖南省教育厅科学研究项目（09C1160）作者简介：阮倩茹，硕士研究生，研究方向为电力电子与自动化装备，电子信箱：rqr1986@ ；王辉（通信作者），教授，研究方向为电力电子、控制理论与控制工程，电子信箱：hwang1960@RUAN Qianru,WANG Hui,SHI Dafa,LIANG XiaoInstitute of Electrical and Information Engineering,Hunan University,Changsha 410082,ChinaAbstractHigh -performance servo control system has been developed from analog control to digital control,with performance beingimproved and with a broad application in military and civilian areas.The servo control system based on fieldbus with high reliability,speed and stability becomes the development trend of servo motor control systems.This paper discusses the difficulty of organizing the net structure and the rigorous real-time requirement in the scene of high-performance servo control system,and proposes to use the Ethernet for control automation technology.On the data link layer,EtherCAT adopts a real-time soft core ，and uses independent channels for the process data transmission ，which improves the real-time quality of the system.The EtherCAT's architecture,the working principle and the communication protocol are reviewed in this paper,high-performance AC serve control systems are designed based on EtherCAT,together with a slave device by using EtherCAT slave controller ET1100and DSP TMS320F2812,which can achieve an accurate position control by using the EtherCat structure of one-master and more-slaves.The hardware and software design of the servo system is given,which realizes the real-time data transmission and position control.Keywords Ethernet for control automation technology;high-performance servo system;TMS320F2812;EtherCAT slave controller研究论文（Articles ）图3全数字伺服系统结构框图Fig.3Digital servo system structure电一体化加工和测试设备中获得了广泛应用。

基于以大网的运动控制卡通信模块设计杨亮亮12 !李翔史伟民!!鲁文其1(!浙江理工大学机械与自动控制学院，杭州310018;2.杭州汇苹智能科技有限公司，杭州311121)摘要:针对高速高精度运动控制系统对数据采集和传输速度的需求，设计并实现了一种基于DSP和以太网芯片W5100S的运动控制卡。

该文详细论述了上位P C和下位机运动控制卡的通信模块的设计，包括硬件结构、软件框架等。

同时，针对U D P协议本身存在的不可靠性，设计了一套简单、高效的通信协议，保证了传输链路的可靠性，确保了数据的完整性和正确性。

针对多机通信的需求，介绍了一种基于C++的局域网IP地址扫描的实现方法。

该方法通用性好，可移植性强，具有一定的参考意义。

关键词#以太网芯片；运动控制卡；通信模块;通信协议;I地址扫描中图分类号:TP23 文献标识码:A文章编号#1000 -0682(2020"03 -0024 -05DesijFn of communication module of motion control card based on EthernetYANG Liangliang1,2,LI Xiang1,SHI Weimin1,LU Wenqi1(1. Faculty o f Mechanical Engiiwering and Automation, Zhejiang Sci - Tech University, Hangzhou 310018 ,China；2. Mstar Technologies，Inc. , HangzZoo 311121, China #A bstra c t：A motion control card based on DSP and Etliemet chip W5100S is designed and imple­mented to meet t lie demand of high speed and high precision motion control system for data acquisitionand transmission speed.In this paper,the design of communication module between host PC and s motion control card i s discussed in detail,including hardware structure and software framework.At thesame tim e,aiming at the unreliability of UDP protocol itse lf，a set of simple and efficient communication protocol is designed to ensure the reliability of transmission lin k and the integrity and correctness of data.According to the requirement of m ulti - machine communication，this paper introduces an implem method of LA N IP address scanning s oftware based on C ++.This method has good generalityb ility，and has certain reference significance.Keywords：Etliemet chip；motion control card；communication module；communication protocol；IPaddre<<canning〇引言随着计算机技术和微电子技术的快速发展，作 为现代工业自动化技术关键组成部分，对控制系统 的速度和精度提出了更高的要求。

伺服电机总线和脉冲分类解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在现代工业自动化领域，伺服电机作为一种关键的执行器，广泛应用于各种机械设备中。

而要使伺服电机能够准确、高效地控制运动，在实际应用中需要借助于一个特定的通信协议或控制方式来实现。

其中，伺服电机总线和脉冲控制是两种常见且重要的控制方式。

1.2 文章结构本文将对伺服电机总线和脉冲分类进行详细阐述和解释，并对二者之间的联系与区别进行分析。

具体而言，文章将首先介绍伺服电机总线的定义和基本原理，然后列举并分析常见的伺服电机总线类型以及它们各自的优缺点与应用场景。

接着，文章将深入解释脉冲分类原理，并比较开环与闭环控制这两种不同方式在实际应用中的差异。

最后，本文将讨论伺服电机总线和脉冲控制之间的联系与区别，并对它们在工业自动化中的应用场景进行比较分析。

文章最后将给出未来发展趋势和展望。

1.3 目的本文旨在帮助读者深入理解伺服电机总线和脉冲分类的知识，了解它们在工业自动化领域中的应用和作用。

通过对伺服电机总线和脉冲控制的详细解释和比较，读者将能够清晰地认识到这两种控制方式的优缺点，并在实际应用场景中选择适合自己需求的控制方案。

最后，本文还将给出未来发展方向的启示和建议，为读者提供指导和思路。

2. 伺服电机总线分类：2.1 定义与基本原理：伺服电机总线是指用于连接控制器和伺服电机的数据传输线路。

通过该总线，控制器可以向伺服电机发送指令并接收状态反馈信息，实现对伺服电机的精确控制。

其基本原理是通过特定的通信协议将控制信号传输到伺服电机，并从伺服驱动器中获取位置、速度、力矩等反馈信息。

2.2 常见的伺服电机总线类型：目前市场上常见的伺服电机总线类型主要包括以下几种：a) CAN总线：CAN（Controller Area Network）总线是一种高可靠性、实时性较好的串行通信总线，广泛应用于工业领域。

它具有较高的抗干扰能力和扩展性，并支持多设备之间的通信。

b) EtherCAT：EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是一种基于以太网技术的开放式实时以太网通信协议。

・30・计算机测量与控制.2021.29(5)Computer Measurement&Control测试与故障诊断文章编号：1671-4598(2021)05-0030-04DOI：10.16526/ki.11—4762/tp.2021.05.006中图分类号:TP273文献标识码:A 基于KingSCADA的运动控制状态监测系统张学东，曹之科，周小伟，刘金(中国工程物理研究院计算机应用研究所，四川绵阳629000)摘要：分布式运动控制大量应用于激光装置的自动准直控制组件中，针对大型激光装置运动系统规模大、诊断要求高的特点，独立于运动控制系统之外，基于KingSCADA组态软件构建运动控制状态监测系统，实现控制对象的运行记录归档、故障查询，提升运动控制系统在线诊断分析能力；状态监测系统在大型激光装置自动准直控制组件中得到了应用，实现了电机故障的记录和查询，并通过状态监测系统的历史数据积累，为运动控制系统的智能故障诊断和预测提供了分析数据基础。

关键词：运动控制；KingSCADA；状态监控Motion Control Supervising System Based on KingSCADAZhang Xuedong,Cao Zhike,Zhou Xiaowei,Liu Jin(Institute of Computer Application,China Academy of Engineering Physics,Mianyang621900,China) Abstract:Distributed motion control technology is widely used in beam control system of laser facility.Motion control system in large laser facility has a large number of controlled objects,a higher command of parallel control and online diagnosis.Motion control supervising system based on KingSCADA is implemented independent of original motion control system.Status of control device is su­pervised and recorded.The online diagnosis ability of the control system is improved.Motion control supervising system is implemen­ted in a laser automatic alignment system.A large number of historical operating data of the controlled device are recorded.The mo­tor fault is recorded and inquired.The implement of motion control supervising system provide the research foundation of intelligent fault diagnosis and prediction.Keywords:motion control；KingSCADA；supervisingo引言分布式运动控制大量应用于激光装置的自动准直控制组件中=2],实现多程激光放大的光路指向性控制⑶，具有规模大、诊断要求高的特点。