沈陽機床，中國最大的數控機床生產廠商，選擇EtherCAT作為其最新的i5智能數控機床控製平台的內部總線，並在伺服驅動器和IO設備上全麵實施了EtherCAT主站和EtherCAT從站。

  沈陽機床

　　沈陽機床（集團）有限公司擁有中國規模最大的綜合性機床製造廠和國家級數控機床開發製造基地，其工藝手段、裝備實力達到國際先進水平

，主導產品300多種
，規格千餘種，市場覆蓋全國
，並出口80多個國家和地區，機床產銷量多年來始終居國內同行業首位。

　　沈陽機床（集團）設計研究院有限公司上海分公司（以下簡稱上海研究院是）沈陽機床（集團）有限公司的子公司。自2007年(nian)立(li)以(yi)來(lai)
，上(shang)海(hai)研(yan)究(jiu)院(yuan)一(yi)直(zhi)在(zai)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)及(ji)雲(yun)製(zhi)造(zao)領(ling)域(yu)進(jin)行(xing)探(tan)索(suo)設(she)計(ji)和(he)大(da)膽(dan)創(chuang)新(xin)
，致(zhi)力(li)於(yu)麵(mian)向(xiang)機(ji)床(chuang)行(xing)業(ye)的(de)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)及(ji)雲(yun)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)的(de)產(chan)品(pin)研(yan)發(fa)和(he)技(ji)術(shu)儲(chu)備(bei)
，為(wei)客(ke)戶(hu)及(ji)相(xiang)關(guan)行(xing)業(ye)帶(dai)來(lai)切(qie)實(shi)的(de)利(li)益(yi)和(he)創(chuang)新(xin)的(de)動(dong)力(li)。

　　迄今為止，上海研究院針對沈陽機床集團所涵蓋的業務領域內研發了一係列的產品
，包括數控係統、HSHA係列伺服驅動器及WIS車間信息係統等產品。

　i5智能數控機床采用EtherCAT通訊

　 在中國數控機床展（CCMT） 2014上，沈陽機床自主研發的i5智能數控機床整體亮相，具有特征編程、圖形診斷、機床實時監控、遠程診斷
、三維仿真
、STEP編程等智能化功能
，能夠更好滿足市場的發展需求，為用戶提供個性化的解決方案。預計“十二五”規劃末期,I5智能機床數控機床將實現訂單1萬台。

　　 i5實現了5大功能：Industry、Information
、Internet

、Integrate、Intelligent
，即工業化、信息化、網絡化、智能化、集成化的有效集成。

　　 i5控製平台由三類設備組成：NC控製器
，HSHA係列伺服驅動器和I/O設備，沈陽機床上海研究院負責整個控製平台的研發和實施。

　　 i5控製平台采用基於PC的理念，並搭載了由德國倍福（Beckhoff）研發開放的先進的實時工業以太網技術EtherCAT（Ethernet for Control Automation Technology）
，使用EtherCAT通信總線建立了數控係統與外部伺服驅動器，IO和操作麵板之間的高速實時數據交換通信。i5數控係統使用公司自主開發的使用EtherCAT通信的高性能伺服驅動器和通用IO操作單元，以全部國產化的價格為用戶提供高檔總線式控製解決方案。

   為何選用EtherCAT？

　　除了設備本身功能的實施，在研發初期，沈陽機床上海研究院對總線選擇做出了預言和評估。因為i5平(ping)台(tai)要(yao)求(qiu)通(tong)過(guo)以(yi)太(tai)網(wang)進(jin)行(xing)雲(yun)端(duan)管(guan)理(li)，而(er)基(ji)於(yu)以(yi)太(tai)網(wang)技(ji)術(shu)的(de)物(wu)理(li)層(ceng)使(shi)得(de)車(che)間(jian)信(xin)息(xi)化(hua)的(de)成(cheng)本(ben)變(bian)得(de)可(ke)以(yi)接(jie)受(shou)，現(xian)場(chang)設(she)備(bei)間(jian)的(de)互(hu)聯(lian)變(bian)得(de)很(hen)簡(jian)單(dan)。因(yin)此(ci)，將(jiang)目(mu)標(biao)鎖(suo)定(ding)了(le)工(gong)業(ye)以(yi)太(tai)網(wang)的(de)通(tong)訊(xun)技(ji)術(shu)。

　　而對於i5來(lai)說(shuo)，雖(sui)然(ran)數(shu)控(kong)算(suan)法(fa)是(shi)最(zui)核(he)心(xin)的(de)技(ji)術(shu)。但(dan)是(shi)因(yin)為(wei)設(she)計(ji)高(gao)端(duan)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)
，因(yin)此(ci)對(dui)總(zong)線(xian)的(de)要(yao)求(qiu)也(ye)甚(shen)為(wei)苛(ke)刻(ke)。快(kuai)速(su)的(de)傳(chuan)輸(shu)時(shi)間(jian)，更(geng)高(gao)的(de)同(tong)步(bu)性(xing)是(shi)對(dui)總(zong)線(xian)最(zui)核(he)心(xin)的(de)要(yao)求(qiu)。沈(shen)陽(yang)機(ji)床(chuang)對(dui)此(ci)的(de)要(yao)求(qiu)主(zhu)要(yao)體(ti)現(xian)在(zai)同(tong)步(bu)性(xing)方(fang)麵(mian)
，因(yin)為(wei)基(ji)礎(chu)的(de)過(guo)程(cheng)數(shu)據(ju)對(dui)通(tong)訊(xun)要(yao)求(qiu)盡(jin)可(ke)能(neng)高(gao)的(de)同(tong)步(bu)性(xing)和(he)更(geng)低(di)的(de)延(yan)遲(chi)性(xing)能(neng)，從(cong)而(er)足(zu)以(yi)滿(man)足(zu)基(ji)本(ben)大(da)類(lei)的(de)數(shu)控(kong)機(ji)床(chuang)運(yun)動(dong)控(kong)製(zhi)和(he)過(guo)程(cheng)控(kong)製(zhi)的(de)需(xu)求(qiu)
，無(wu)需(xu)擔(dan)心(xin)總(zong)線(xian)性(xing)能(neng)會(hui)對(dui)數(shu)控(kong)造(zao)成(cheng)的(de)影(ying)響(xiang)。而(er)EtherCAT除了眾所周知的“on the fly”通訊機製獲得的幾乎最快的通訊時間外，其分布式時鍾機製可以為所有的從站提供抖動約50ns的同步硬件時鍾，從而保證多軸軌跡插補控製時各進給軸動作的一致性，大大降低了加工的輪廓誤差；而er且qie，從cong站zhan支zhi持chi同tong步bu輸shu出chu的de特te性xing
，簡jian化hua了le實shi時shi從cong站zhan的de電dian路lu設she計ji和he代dai碼ma編bian寫xie，加jia快kuai了le開kai發fa速su度du，縮suo短duan了le產chan品pin上shang市shi時shi間jian。該gai機ji製zhi直zhi接jie集ji成cheng在zai協xie議yi中zhong，方fang便bian實shi施shi和he應ying用yong。

　　因為i5中很多算法的knowhow開發，而EtherCAT支持的郵箱協議使得麵向複雜應用和互聯的高級功能開發的過程變得相對容易，使用EtherCAT郵箱通信可以隨時傳輸伺服驅動器的所有參數，並且支持標準Ethernet數據幀的傳輸
，實現標準IT的應用
，便於與上層管理軟件的集成

；

　　與其他很多正在升級的行業一樣，數控係統供應商在研發可以提供高性能能加工的功能的同時，還希望能降低研發成本。EtherCAT通信不需要交換機、路由器等有源基礎設施組件，也不需要複雜的IT知(zhi)識(shi)。在(zai)數(shu)控(kong)係(xi)統(tong)上(shang)無(wu)需(xu)專(zhuan)用(yong)的(de)昂(ang)貴(gui)的(de)通(tong)信(xin)卡(ka)，而(er)隻(zhi)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)標(biao)準(zhun)的(de)以(yi)太(tai)網(wang)端(duan)口(kou)即(ji)可(ke)實(shi)現(xian)數(shu)據(ju)通(tong)信(xin)。而(er)在(zai)外(wai)部(bu)設(she)備(bei)從(cong)站(zhan)上(shang)隻(zhi)需(xu)要(yao)價(jia)格(ge)低(di)廉(lian)的(de)ASIC芯片，或者可以把實現EtherCAT從站鏈路層的IP核集成到本來也需要的FPGA上。I5數控係統為了綜合低的成本和開發的方便，在伺服驅動器上使用了倍福公司的ASIC芯片，而在IO操作站上使用了FPGA IP核；使其在使用EtherCAT技術後，幾乎沒有增加任何硬件成本
，性能就得以大大提升；

　　麵對複雜的數控係統使用現場
，用戶對於設備現場可使用性的要求非常高——高精靈活加工
；極高效
；極可靠。而EtherCAT完全滿足了這些要求：使用EtherCATtongxintidaichuantongdemoniliangkongzhifangshi，quxiaolemoniliangshoudaoganraoheshuaijiandexianxiang
，jidatigaoleshukongxitongdekekaoxing。youqizaizhongguomuqiandegongchangtiaojianxia，yonghuyaoqiushebeiyingyongxianchangduihuanjingwenshidurongxianjigao，zhongguonanfangxiajigaowengaoshihuanjingxiawuhuankongkezhijieyunxing；生產現場對電源/電磁環境無需額外提供任何保障。

　　總結

　　EtherCAT為機床的最終用戶帶來的最終效益顯而易見，這是沈陽機床源於采用基於PC和EtherCAT控製方式所導致的：

　　-  機床性能的提升從而節約時間：可以將插補周期從4ms縮短到0.5ms
，大大提高了數控係統的加工速度和精度；快速的通信係統也使得數控係統的PLC響應時間縮短為原來的十分之一，提高了外部設備的響應性，縮短了加工時間
；

　　-  降低生產的時間和成本：傳chuan統tong的de模mo擬ni量liang控kong製zhi方fang式shi下xia
，每mei個ge伺si服fu驅qu動dong器qi都dou需xu要yao由you數shu控kong係xi統tong發fa出chu模mo擬ni量liang控kong製zhi信xin號hao，並bing反fan饋kui編bian碼ma器qi信xin號hao，這zhe就jiu需xu要yao在zai數shu控kong係xi統tong上shang為wei每mei個ge伺si服fu驅qu動dong器qi設she置zhi一yi個ge接jie線xian端duan子zi和he相xiang應ying的de電dian纜lan。由you於yu電dian纜lan都dou不bu是shi標biao準zhun定ding義yi的de，因yin此ci需xu要yao生sheng產chan廠chang家jia投tou入ru大da量liang的de人ren力li物wu力li進jin行xing生sheng產chan。而er現xian在zai從cong數shu控kong係xi統tong到dao伺si服fu係xi統tong和he其qi他ta外wai設she都dou使shi用yong標biao準zhun的de以yi太tai網wang線xian纜lan，可ke以yi直zhi接jie從cong專zhuan業ye廠chang家jia采cai購gou，降jiang低di了le生sheng產chan時shi間jian和he成cheng本ben。

　　-  機床使用方便：EtherCAT靈活方便靈活的拓撲結構，易於配置和診斷。一個EtherCAT網絡最多可支持65,535個設備，而不受在拓撲結構中放置位置的限製
，可以很方便地連接i5數控係統需要的伺服驅動器、IO操作單元、操作麵板
、光柵尺
、編碼器、各種傳感器等，使其真正成為“智能的大腦”。從站設備也不需要專門的撥碼開關進行地址配置，協議診斷可以定位到出錯的設備；