[发明专利]一种基于PLC的EtherCAT主站系统快速实现方法

说明书

本发明公开了一种基于PLC的EtherCAT主站系统快速实现方法，涉及工业通讯技术领域。仅通过软件方式实现EtherCAT主站系统，并能够方便地部署到现有PLC控制器中，满足工业现场对PLC控制器丰富的EtherCAT接口需求，耗费成本低，且开发周期短。步骤1、编译部署IgH EtherCAT Master开源协议栈及网络驱动；步骤2、挂载PLC控制器软元件数据区并设计通讯协议；步骤3、开发EtherCAT主站应用程序软件。不仅可以快速地部署到现有PLC控制器中，而且可用于新型PLC控制器EtherCAT主站系统开发，实施简单高效，经济效益高。

技术领域

本发明涉及工业通讯技术领域，特别涉及一种基于PLC的EtherCAT主站系统快速实现方法。

背景技术

EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)是一种新型、开放的实时工业以太网通信协议，最早由德国的Beckhoff公司推出。由于EtherCAT总线在实时性、可靠性和稳定性方面具有传统现场总线无法比拟的优势，同时，得益于它灵活的网络拓扑结构，经过多年的发展，EtherCAT总线在工业自动化领域得到了广泛应用，特别是在PLC控制器及运动控制器上。

目前，市场上新出的大型PLC、运动控制器等大都具有EtherCAT主站功能，早期PLC控制器由于技术、成本原因，一般都不支持EtherCAT总线通讯。但PLC控制器凭借可靠的性能以及相对较低的价格，在工业自动化市场上有着广泛的使用,特别是中小型PLC。同时，工业现场出现越来越多的传感器、扩展模块采用EtherCAT接口，上述设备要求支持大数据量传输、或长距离通讯，但它们对数据通讯周期并没有严格要求。

面对日益迫切的工业现场传感器、扩展模块EtherCAT通讯接口需求，PLC控制器支持EtherCAT主站成为必然趋势。如果要求客户将现有PLC更换成带EtherCAT主站系统功能的PLC，可以解决问题但必然大幅增加客户成本；若修改PLC控制器的硬件、软件以扩展EtherCAT主站功能，则项目开发周期长，且市场上已在使用的PLC控制器由于硬件固定，依然无法升级EtherCAT主站系统功能。因此，如何在现有PLC控制器的软/硬件基础上，通过软件的方式扩展EtherCAT主站功能，但又不过多增加客户成本成为一个急需解决的问题。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种基于PLC的EtherCAT主站系统快速实现方法，在不修改PLC控制器现有硬件、系统与底层驱动、应用程序的条件下，仅通过软件方式实现EtherCAT主站系统，并能够方便地部署到现有PLC控制器中，满足工业现场对PLC控制器丰富的EtherCAT接口需求，耗费成本低，且开发周期短。

本发明的技术方案为：基于Linux操作系统构建PLC的EtherCAT主站系统，采用IgHEtherCAT Master开源协议栈；EtherCAT主站系统包括用户层、内核层及硬件驱动层，用户层包括主站应用程序及IgH协议栈接口库；内核层包括IgH EtherCAT Master协议栈及各种主站系统管理状态机；驱动层则为以太网驱动程序，用于以太网数据接收和发送；按以下步骤实现：

步骤1、编译部署IgH EtherCAT Master开源协议栈及网络驱动；

步骤2、挂载PLC控制器软元件数据区并设计通讯协议；

PLC控制器程序启动后，以共享内存的方式创建PLC软元件数据区，EtherCAT主站应用程序将PLC软元件数据区内存挂载到进程，从而实现对PLC控制器的软元件数据区读写操作；

步骤3、EtherCAT主站系统与上位机配置软件进行交互；获取EtherCAT网络系统配置参数，并响应上位机配置软件操作命令；

解析主站、从站配置参数；

对现场EtherCAT总线网络进行扫描，获取总线网络拓扑结构及从站相关信息；