[发明专利]基于EtherCAT协议的设备控制器可重构系统及实施方法

说明书

本发明公开了一种基于EtherCAT协议的设备控制器可重构系统及实施方法，该方法包括下述步骤：EtherCAT主站在周期性工作的同时监测硬件拓扑结构的改变，当控制器从站发生故障，或者人为添加或剥离设备时，控制器监测到硬件拓扑的改变，启动整个设备控制器的重构。设备控制器的重构包括硬件重构、主站重构、控制内核重构和服务端重构。主站重构过程并行于原工作周期，可以在不停机的情况下完对新的从站结构的配置工作，然后控制器依次进行内核和服务端重构过程。本发明允许控制器在不影响原正常从站设备的工作，进行在线快速重构，弥补了现有可重构制造系统(RMS)在硬件层面可重构能力的不足，提高了RMS的动态重构性能，降低了其故障反应时间，增强了RMS的柔性制造能力。

技术领域

本发明涉及EtherCAT设备控制器重构技术领域，具体涉及一种基于EtherCAT协议的设备控制器可重构系统及实施方法。

背景技术

可重构制造系统(RMS)是智能制造的重要组成部分，RMS能够快速响应生产任务的变化，通过对制造系统结构及其子单元快速重组和替换以适应新的生产任务和周期。目前，RMS关注方向主要在系统结构层面和工艺层面的重组，现有RMS涉及到的种类繁多的制造单元设备，如机床、机器人、传感器等，通常来自于不同厂商，往往只允许开发人员在厂商所提供的设备控制器固件已有功能基础上针对特定加工场景和任务进行有限的功能拓展(例如集成自定义算法)以及控制逻辑的实现。控制器内部与通信、计算、控制相关的实时执行任务集合一经出厂，结构基本固定，在设备控制器层面针对不同多变的场景的适应性仅能通过资源和性能的冗余保证，无法按需在线重构，从而造成浪费。另一方面，当控制器与现场传感器之间的控制环路出现故障时，通常需要停机并进入人工检测，在定位问题后重新进入故障修复，导致生产效率恶化。

EtherCAT(Ethernet for Control and Automation Technology以太网控制和自动化技术)是2003年德国倍福自动化公司提出的实时工业以太网技术，它具有高速和高数据有效率的特点，支持多种设备连接拓扑结构，被广泛用于工业自动化领域。EtherCAT设备拓扑结构灵活，允许任意复杂的伺服控制从站或是简单的I/O节点接入，具有良好的可拓展性能。目前，基于EtherCAT的设备控制器已经得到了广泛的应用，然而，在应用EtherCAT设备控制器时需要基于专用工程配置软件进行大量繁琐的通信参数设置和过程对象映射，缺乏针对可重构制造系统的有效在线可重构技术。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺陷与不足，解决现有可重构制造系统中设备层可重构性方面存在的不足，本发明提供一种基于EtherCAT协议的设备控制器可重构实施方法，弥补了现有RMS在硬件层面可重构能力不足的缺陷，进一步提高了RMS的动态重构性能，增强了其柔性制造能力。

本发明的第二目的在于提供一种基于EtherCAT协议的设备控制器可重构系统；

本发明的第三目的在于提供一种存储介质。

本发明的第四目的在于提供一种计算设备。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于EtherCAT协议的设备控制器可重构实施方法，包括下述步骤：

EtherCAT主站周期性发送控制报文控制EtherCAT从站，EtherCAT从站返回报文到EtherCAT主站；

当所述EtherCAT主站监测到EtherCAT从站返回报文的工作计数器发生变化时，判定设备硬件拓扑结构改变，触发设备控制器的重构；

所述设备控制器的重构包括硬件重构、主站重构、控制内核重构和服务端重构；