[發明專利]EtherCAT同步時鐘調節的均值濾波方法

在審

• 申請號: 201810964337.2
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN109412733A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 徐建明;吳蜀魏
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

本發明方法涉及EtherCAT同步時鐘的性能改進，針對傳統方法只計算一次傳輸延時帶來的同步時鐘誤差，本發明首先根據EtherCAT主從站結構計算出新的傳輸延時；接著對一個采樣周期中的所有做完差的值進行均值濾波，得到了一個傳輸延遲誤差；將濾波之后的傳輸延時誤差補償給上一個周期的傳輸延時得到新的傳輸延時并寫進從站；從站的時間控制循環調節器(TCL)將會根據新的傳輸延時自動調節同步時鐘；最后把新的傳輸延時作為下一個周期的參考值。本發明方法與傳統方法對比表明本發明可以提高同步時鐘性能。

技術領域

本發明涉及一種EtherCAT同步時鐘調節的方法。

背景技術

在自動化應用中，工業以太網已廣泛應用，因為它們具有如高帶寬，高傳輸速率，靈活的拓撲結構和多協議等優勢。EtherCAT是基于以太網的工業網絡協議之一，EtherCAT技術的高傳輸速率、高實時性使得主站發到從站設備的指令和數據的延時能夠達到微秒級別。EtherCAT使用分布式時鐘(DC)機制提供同步解決方案。在這種機制中，所有非參考從設備的時鐘都調整到參考時鐘，參考時鐘是EtherCAT網絡中第一個具有DC功能的從設備的時鐘。然而，從器件的內部振蕩器總是具有小但不可忽略的容差，這可能導致參考時鐘與其他從器件的時鐘之間的同步誤差，傳統的傳輸延時計算主設備僅僅只計算一次，如果這次計算存在誤差則會影響到后面整個同步性能。在一些自動化控制領域需要高精度的同步性能時，該誤差會對整個系統造成不可忽視的影響。

發明內容

本發明要克服現有技術的上述缺點，提供一種EtherCAT同步時鐘調節的均值濾波方法。通過主站多次的計算傳輸延時，并對誤差進行均值濾波處理，最終將誤差重新補償回傳輸延時以調節從站之間的同步性。

本發明所述的EtherCAT同步時鐘調節的均值濾波方法，具體步驟如下：

Step1.EtherCAT數據幀總是由主站發起，遍歷所有從站之后再返回主站，因此數據幀將會先到達所有從站的接收時間端口0，遍歷完所有的從站之后再由接收時間端口1返回主站。用表示參考從站接收時間端口0的鎖存時間，表示參考從站接收時間端口1的鎖存時間，表示第n個非參考從站的接收時間端口0的鎖存時間，表示第n個非參考從站的接收時間端口1的時間。Tldⁿ(Time last delay)表示上一個方法周期的參考從站和第n個從站之間的傳輸延時。

主站獲取這些數據并根據傳輸延時計算公式：

計算出第n個非參考從站在采樣點i時的當前傳輸延時(Time currentdelay)。再計算出第n個非參考從站在采樣點i時當前傳輸延時和上一個方法周期傳輸延時的差

Step2.用表示表示在采樣點總個數為K時的第n個從站第i次采樣的濾波延時誤差，針對Step1計算出來的使用均值濾波可以得出

Step3.利用Step2計算出來的濾波延時誤差計算出下一個方法周期系統時間延時(Time next delay)。

主站將重新寫到第n個非參考從站系統時間延時寄存器，每個非參考從站的Time Control Loop(TCL)調節器會根據新的系統時間延時自動調整系統時間，以此來動態地調整同步時鐘最終實現從站之間的同步。最后將賦值給Tldⁿ作為下一個方法周期的傳輸延時初始值。

本發明的優點是：在現有的同步機制中實現該方法，而不會增加過多的計算負荷。

附圖說明

圖1是本發明方法的流程圖；

圖2是實現本發明方法的程序流程圖；