沈阳机床，中国最大的数控机床生产厂商，选择EtherCAT作为其最新的 i5 智能数控机床控制平台的内部总线，并在伺服驱动器和 IO 设备上全面实施了 EtherCAT 主站和EtherCAT 从站。

沈阳机床

沈阳机床(集团)有限公司拥有中国规模最大的综合机床制造厂和国家级数控机床开发制造基地，其工艺手段、装备实力达到国际先进水平，主导产品 300 多种，规格千余种，市场覆盖全国，并出口 80 多个国家和地区，机床产销量多年来始终居国内同行业首位。

沈阳机床(集团)设计研究院有限公司上海分公司(以下简称上海研究院)是沈阳机床(集团)有限公司的子公司。自 2007 年立以来，上海研究院一直在运动控制及云制造领域进行探索设计和大胆创新，致力于面向机床行业的运动控制技术及云制造技术的产品研发和技术储备，为客户及相关行业带来切实的利益和创新的动力。

迄今为止，上海研究院针对沈阳机床集团所涵盖的业务领域内研发了一系列的产品，包括数控系统、HSHA 系列伺服驱动器及 WIS 车间信息系统等产品。

i5 智能数控机床采用 EtherCAT 通信

在中国数控机床展(CCMT) 2014 上，沈阳机床自主研发的 i5 智能数控机床整体亮相，具有特征编程、图形诊断、机床实时监控、远程诊断、三维仿真、STEP 编程等智能化功能，能够更好满足市场的发展需求，为用户提供个性化的解决方案。预计“十二五”规划末期,I5 智能机床数控机床将实现订单1 万台。

i5 实现了 5 大功能：Industry、Information、Internet、Integrate、Intelligent，即工业化、信息化、网络化、智能化、集成化的有效集成。

图 1：i5 平台架构图。（注：在此图中EtherCAT缩写为ECAT。）

i5 控制平台由三类设备组成：NC 控制器，HSHA 系列伺服驱动器和 I/O 设备，沈阳机床上海研究院负责整个控制平台的研发和实施。

图 2：i5 机床的数控系统架构

i5 控制平台采用基于 PC 的理念，并搭载了由德国倍福(Beckhoff)研发开放的先进的实时工业以太网技术EtherCAT ( Ethernet for Control AutomationTechnology)，使用 EtherCAT 通信总线建立了数控系统与外部伺服驱动器，IO 和操作面板之间的高速实时数据交换 通信。i5 数控系统使 用公司自主 开发的使 用EtherCAT 通信的高性能伺服驱动器和通用 IO 操作单元，以全部国产化的价格为用户提供高档总线式控制解决方案。

图 3： I5 的数控面板——EtherCAT 主站

图 4： HSHA 系列伺服驱动器——EtherCAT 从站

图 5：IO 设备——EtherCAT 从站

为何选用 EtherCAT?

除了设备本身功能的实施，在研发初期，沈阳机床上海研究院对总线选择做出了预言和评估。因为 i5 平台要求通过以太网进行云端管理，而基于以太网技术的物理层使得车间信息化的成本变得可以接受，现场设备间的互联变得很简单。因此，将目标锁定了工业以太网的通信技术。

而对于 i5 来说，虽然数控算法是最核心的技术。但是因为设计高端运动控制，因此对总线的要求也甚为苛刻。快速的传输时间，更高的同步性是对总线最核心的要求。沈阳机床对此的要求主要体现在同步性方面，因为基础的过程数据对通信要求尽可能高的同步性和更低的延迟性能，从而足以满足基本大类的数控机床运动控制和过程控制的需求，无需担心总线性能会对数控造成的影响。而EtherCAT 除了众所周知的“on the fly”通信机制获得的几乎最快的通信时间外，其分布式时钟机制可以为所有的从站提供抖动约 50ns 的同步硬件时钟，从而保证多轴轨迹插补控制时各进给轴动作的一致性，大大降低了加工的轮廓误差;而且，从站支持同步输出的特性，简化了实时从站的电路设计和代码编写，加快了开发速度，缩短了产品上市时间。该机制直接集成在协议中，方便实施和应用。