Tutorial, LinuxCNC, IndraDrive and EtherCAT.pdf

LinuxCNC 是一款开源的实时操作系统，专门用于数控机床（CNC）的控制。它支持多种硬件平台，包括嵌入式系统，其中一个重要的接口技术就是 EtherCAT。在本教程中，我们将聚焦于如何将 LinuxCNC 与博世力士乐（Bosch Rexroth）的 IndraDrive 系列驱动器通过 EtherCAT 协议进行集成，无需额外的编程工作。 我们需要了解 EtherCAT 技术。EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）是一种高性能的工业以太网通信协议，特别适合实时控制应用。它利用标准的以太网硬件，但通过优化的数据包传输机制实现了微秒级的循环时间，满足了高精度运动控制的需求。 在集成 LinuxCNC 和 EtherCAT 驱动时，以下是一些关键步骤： 1. **构建 LinuxCNC**：你需要一个包含 EtherCAT HAL 驱动的 LinuxCNC 版本。可以从 Sascha Ittner 的源快照获取，按照说明编译和安装。 2. **配置驱动器和设置**：在 Windows 上使用免费软件 IndraWorks 对 IndraDrive 进行配置，包括电机、逆变器、硬件、开关、限位等设置，并通过以太网连接进行。 3. **配置总线报文（PDOs，循环时间）**：使用 EtherCAT 配置工具来设定 PDOs（过程数据对象）和循环时间。这需要 IndraDrive 的 XML 设备描述文件，可以在提供的下载链接中获取。 4. **创建 XML 文件**：为 LinuxCNC 的 '通用' EtherCAT HAL 驱动创建一个 XML 文件。这个文件定义了驱动器在 EtherCAT 网络中的行为和通信参数。 5. **设置 HAL 组件和配置**：在 HAL 配置文件（*.hal）中建立 HAL 组件，完成位置命令的缩放和其他必要的控制逻辑。如果希望实现更专业或更通用的功能，可能需要修改 `lcec_conf.c` 中的 XML 解析部分和 `lcec_generic.c` 中的一些代码。 在实际操作中，XML 文件的编写是关键，它描述了 EtherCAT 设备的特性，包括输入和输出信号、数据类型、地址等。HAL（Hardware Abstraction Layer）组件则负责在 LinuxCNC 的软件层和硬件层之间建立桥梁，处理输入/输出数据的转换和控制逻辑。 Etherlab 是另一个重要的工具，提供了 EtherCAT 的软主站功能，可以用于测试和调试 EtherCAT 网络。Softmaster 可以用来监控和配置 EtherCAT 设备，确保它们正确地按照设定的 PDOs 和循环时间运行。 通过遵循这个教程，你应该能够成功地将 IndraDrive 驱动器集成到 LinuxCNC 系统中，利用 EtherCAT 实现高性能的运动控制。然而，为了达到更高级别的自定义和优化，深入理解 EtherCAT 协议和 LinuxCNC 的内部工作机制是必要的。这可能涉及到修改源代码以适应特定的应用需求，但这也将增强系统的灵活性和适应性。