在EtherCAT系統(tǒng)中，確保各從站設(shè)備的時(shí)鐘同步是實(shí)現(xiàn)精確控制的關(guān)鍵。本期我們將探討AWStudio運(yùn)動(dòng)控制版如何通過分布式時(shí)鐘同步機(jī)制，解決時(shí)鐘不一致問題，提升系統(tǒng)的同步性能。

?EtherCAT系統(tǒng)中的時(shí)鐘同步問題

EtherCAT 不使用分布式時(shí)鐘，各從站依賴本地時(shí)鐘獨(dú)立運(yùn)行，無統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)，這會(huì)導(dǎo)致工業(yè)自動(dòng)化場(chǎng)景的可靠性與控制精度降低，引發(fā)以下后果：

• 多設(shè)備動(dòng)作不同步：例如多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的多個(gè)電機(jī)、協(xié)同工作的機(jī)器人關(guān)節(jié)，會(huì)因時(shí)鐘偏差出現(xiàn)動(dòng)作延遲或錯(cuò)位，導(dǎo)致加工精度下降、設(shè)備卡頓甚至碰撞。
• 數(shù)據(jù)傳輸與采集誤差大：從站上傳的傳感器數(shù)據(jù)（如位置、溫度）會(huì)因時(shí)間戳混亂，導(dǎo)致主站計(jì)算（如速度、扭矩）出現(xiàn)誤差，影響系統(tǒng)調(diào)控準(zhǔn)確性。
• 通信抖動(dòng)敏感，穩(wěn)定性差：無分布式時(shí)鐘的硬件校準(zhǔn)機(jī)制，系統(tǒng)對(duì)通信抖動(dòng)（如信號(hào)干擾、負(fù)載波動(dòng)導(dǎo)致的傳輸延遲波動(dòng)）容忍度會(huì)下降，影響系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。
• 復(fù)雜拓?fù)鋱?chǎng)景無法適配：當(dāng) EtherCAT 網(wǎng)絡(luò)包含多個(gè)從站、采用線型/樹型等復(fù)雜拓?fù)鋾r(shí)，各從站與主站的距離差異會(huì)導(dǎo)致傳播延遲不一致。無分布式時(shí)鐘的延遲補(bǔ)償功能，會(huì)使遠(yuǎn)端從站與近端從站的時(shí)鐘偏差呈累積效應(yīng)，最終導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)同步崩潰，無法滿足多設(shè)備協(xié)同的需求。

為了精確控制從站設(shè)備何時(shí)接收輸出數(shù)據(jù)和提供輸入數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，EtherCAT設(shè)備系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步。引入分布式時(shí)鐘（Distributed Clocks, DC）可以有效解決這一問題。

分布式時(shí)鐘同步機(jī)制是一種高精度的時(shí)間同步模式。如圖所示，數(shù)據(jù)幀在SYNC信號(hào)提前T1時(shí)間到達(dá)，從站在SYNC事件之前已經(jīng)完成數(shù)據(jù)交換和控制計(jì)算。當(dāng)接收SYNC信號(hào)后，立即執(zhí)行輸出操作，從而提高了同步性能?？梢岳斫鉃椋硞€(gè)從站數(shù)據(jù)幀到達(dá)后不立即處理，因?yàn)橛行恼究赡苓€沒接收到數(shù)據(jù)。通過等待一個(gè)指定的時(shí)間，所有從站可以一起處理數(shù)據(jù)，從而達(dá)到較好的同步效果。

?AWStudio運(yùn)動(dòng)控制版的分布式時(shí)鐘配置

AWStudio運(yùn)動(dòng)控制版支持對(duì)分布式時(shí)鐘進(jìn)行詳細(xì)配置，以確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中從站設(shè)備的精確同步。這對(duì)于需要高精度時(shí)間控制的應(yīng)用場(chǎng)景尤為重要。

軟件提供了同步偏移和漂移補(bǔ)償?shù)呐渲眠x項(xiàng)，幫助開發(fā)者根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整時(shí)鐘參數(shù)，以達(dá)到最佳的同步效果。

?結(jié)語

通過分布式時(shí)鐘同步機(jī)制，AWStudio運(yùn)動(dòng)控制版為EtherCAT系統(tǒng)提供了高精度的時(shí)間同步解決方案。無論是自動(dòng)化生產(chǎn)線還是機(jī)器人控制系統(tǒng)，AWStudio都能確保從站設(shè)備的精確同步，提升系統(tǒng)的整體性能。如果您對(duì)AWStudio運(yùn)動(dòng)控制版的分布式時(shí)鐘同步功能有任何疑問或建議，歡迎在評(píng)論區(qū)留言探討。