基于工业以太网EtherCAT的DCS控制系统设计

实时控制。并且输出设备的状态数据，返回设备运行结果；

2)设备描述：用XIⅥL语言描述的从站设备运行环境，比如从站是以微处理器方式还是以I/O方式等，以及系统配置；

3)系统配置工具：调用设备描述，生成过程映像区描述的XML文件，以供给控制任务调用。并且生成网络描述文件，发送给主站硬件。

2.2 输入输出设备(EtherCAT从站)

输入输出设备完成现场数据的采集和输出现场的控制信号，实现EtherCAT总线内从站与主控制器单元的通信。

从站控制器ESC(EtherCAT Slave Controller)使用BECKHOFF公司开发的ASC从站控制专用芯片ET1100。输入输出设备使用了两种ESC工作方式，分别是I/0方式和微处理器方式，可以根据实际需要设计从站设备。如图5所示从站硬件原理图。I/O方式不需要接入微处理器，ESC控制器直接与I/O端子相连，I/O数据直接映射到ESC的内存空间，刷新速度非常快。分段伺服电机控制从站采用微处理器方式，由单片机通信驱动程序操纵ESC器件实现从站通信功能，由单片机应用程序同时控制两台伺服电机完成定位功能。分段模拟量输入输出从站样机硬件原理及实物与伺服电机控制从站相同，采用微处理器方式，由单片机应用程序控制AD接口及DAUb围器件完成模拟信号的输入输出，实现控制模拟量输入输出设备。

图5 从站硬件原理图

2.3 中央控制器

中央控制器涵盖了演示、计算、显示和发送控制数据等功能。DCS演示系统包括I/O从站、伺服电机控制从站和模拟量输入输出从站各1台，其显示窗口如图6所示。

图6 演示系统界面

I/O从站显示窗口完成8位数字量输出控制以及8位数字量输入显示。伺服电机控制从站窗口完成对两台伺服电机的定位控制。窗口显示电机当前位置及电机在位、报警状态。模拟量输入输出从站窗口显示了现场设备的模拟量输入值。

3 结束语

近年来随着工业通讯控制技术的不断发展，EtherCAT已逐渐成为工业以太网技术的主流。该DCS实例系统的设备层现场总线选择了EtherCAT工业以太网现场总线技术，开发了以太网主、从站通信驱动程序，自主开发和研究了软、硬件技术，提升了DCS系统水平。