本发明涉及ethercat扩展电路，尤其涉及一种ethercat远程扩展实时同步耦合系统。
背景技术：
1、ethercat是实时工业以太网技术，最初由倍福自动化(beckhoff automation)开发。ethercat协议公开于国际电工委员会(iec)标准iec61158中。ethercat可以用于各种合适的应用诸如自动化、测试和测量中。ethercat主节点可以发送网络中的每个其他节点(诸如从属节点、辅助节点或辅节点)的帧。每个ethercat从属节点可以读取位于帧中定址向其的数据，并且在帧向下游移动时将其自身的数据插入帧中。帧可仅延迟硬件传播延迟时间（通常可以忽略不计）。同时，可使用以太网技术的全双工特征将消息发送回主节点。
2、虽然ethercat协议的实时性相对较好，适用于工业联网实时控制。但是，ethercat协议并没有对工业的同步控制提出更加有效的协议来保证现场设备的高精度同步性，因此需要充分利用ethercat协议的实时性特点来进一步进行同步性的开发，以满足工业的高精度同步需求。
技术实现思路
1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种ethercat远程扩展实时同步耦合系统。
2、为实现上述目的，根据本发明实施例的ethercat远程扩展实时同步耦合系统，包括：
3、主站；
4、从站，所述从站设有多个，每个所述从站分别通过ethercat总线串联，串联后的整体从站通过ethercat总线与所述主站连接；
5、同步驱动电路，所述同步驱动电路设有多个，每个所述同步驱动电路分别与一个现场设备连接，每个所述从站内均设有一控制器，一个所述控制器与一个所述同步驱动电路连接，以在所述主站的控制下，驱动各个所述现场设备同步作业。
6、进一步地，根据本发明的一个实施例，所述控制器包括：信号采集模块和第一数据收发模块，所述信号采集模块用于通过所述同步驱动电路对所述现场设备进行同步反馈信号采集；所述第一数据收发模块用于将采集的所述同步反馈信号发送至所述主站；
7、所述主站包括：第二数据收发模块、现场设备同步校准模块和从站同步时间校准模块，所述第二数据收发模块用于接收各个所述从站采集的所述同步反馈信号；所述现场设备同步校准模块用于根据各个所述从站采集的所述同步反馈信号分别产生对应现场设备同步校准信号；所述从站同步时间校准模块用于产生从站同步时间校准信号；
8、所述控制器还包括：同步信号提取控制模块，所述同步信号提取控制模块用于通过所述第一数据收发模块接收所述从站同步时间校准信号和现场设备同步校准信号，并根据所述从站同步时间校准信号对从站时间进行同步校准，以及根据本从站现场设备同步校准信号对本从站所述控制的现场设备进行同步校准。
9、进一步地，根据本发明的一个实施例，各个从站同步时间校准信号为主机的时间信号tz；
10、当所述现场设备为电机时，所述同步反馈信号包括对应电机的当前转速信号wn；则对应现场设备同步校准信号为dn=wn/ws；各从站的控制器根据所述现场设备同步校准信号dn控制本从站的所述同步驱动电路对电机转速进行同步校正。其中，ws为预设同步转速。
11、进一步地，根据本发明的一个实施例，所述同步驱动电路包括：
12、同步波形产生电路，所述同步波形产生电路与所述控制器连接，以在所述控制器的控制下，产生同步波形信号；
13、驱动控制电路，所述驱动控制电路分别与所述同步波形产生电路、控制器和电机连接，以在所述控制器的控制下，将所述同步波形产生电路输出的同步波形转换为电机的同步驱动信号，以驱动电机同步转动；
14、电机状态反馈电路，所述电机状态反馈电路分别与所述电机及所述控制器连接，以将所述电机的当前转速信号wn检测输出至所述控制器。
15、进一步地，根据本发明的一个实施例，所述同步波形产生电路包括：
16、正弦信号产生电路，所述正弦信号产生电路用于产生正弦波信号；
17、相位检测电路，所述相位检测电路分别与所述正弦信号产生电路的正弦波输出端及所述控制器的一信号检测端连接，以将正弦波转换为对应的方波信号，所述控制器根据所述相位检测电路输出的方波信号获取所述正弦信号产生电路输出正弦波信号相位信息；
18、波形调整电路，所述波形调整电路用于在所述控制器的控制下，对所述正弦信号产生电路输出正弦波信号进行相位的同步调整。
19、进一步地，根据本发明的一个实施例，所述波形调整电路包括：
20、电阻r1，所述电阻r1的一端与所述正弦信号产生电路的正弦波输出端连接；
21、电容c1，所述电容c1的一端与所述电阻r1的另一端连接，所述电容c1的另一端与参考地连接；
22、运算放大器u1，所述运算放大器u1的同相输入端与所述电容c1、电阻r1的公共端连接，所述运算放大器u1的反相输入端通过电阻r11与所述运算放大器u1的输出端连接，所述运算放大器u1的反相输入端还通过电阻r10与所述电阻r1的所述一端连接；
23、通道选择开关sw1，所述通道选择开关sw1的通道选择控制端分别与所述控制器的控制端连接，所述通道选择开关sw1的第一通道端通过电阻r9与所述电阻r1的所述一端连接，所述通道选择开关sw1的第二通道端通过电阻r8与所述电阻r1的所述一端连接，所述通道选择开关sw1的第三通道端通过电阻r7与所述电阻r1的所述一端连接，所述通道选择开关sw1的第四通道端通过电阻r6与所述电阻r1的所述一端连接，所述通道选择开关sw1的第五通道端通过电阻r5与所述电阻r1的所述一端连接，所述通道选择开关sw1的第六通道端通过电阻r4与所述电阻r1的所述一端连接，所述通道选择开关sw1的第七通道端通过电阻r3与所述电阻r1的所述一端连接，所述通道选择开关sw1的第八通道端通过电阻r2与所述电阻r1的所述一端连接；
24、全桥整流器db1，所述全桥整流器db1的信号输入端与所述运算放大器u1的信号输出连接，所述全桥整流器db1的输出端与所述驱动控制电路连接。
25、进一步地，根据本发明的一个实施例，所述驱动控制电路包括：
26、模数转换器u4，所述模数转换器u4与所述控制器连接，所述控制器根据所述现场设备同步校准信号dn输出数字同步校准信号至所述模数转换器u4，所述模数转换器u4用于将所述数字同步校准信号转换为对应的模拟电平信号；
27、比较器u3，所述比较器u3的反相输入端与所述模数转换器u4的模拟电平信号输出端连接，所述比较器u3的正相输入端与所述同步波形产生电路的同步波形输出连接；
28、电子开关k2，所述电子开关k2的输入端与所述比较器的输出端连接，所述电子开关k2的控制端与所述控制器的同步时间控制信号输出端连接；
29、反向器u12，所述反向器u12的输入端与所述电子开关k2的输出端连接；
30、电子开关k3，所述电子开关k3的输入端与所述反向器u12的输出端连接，所述电子开关k3的控制端与所述控制器的同步时间控制信号输出端连接；
31、双通道继电器k1，所述双通道继电器k1的第一受控端与所述电子开关k2输出端连接，所述双通道继电器k1的第二受控端与所述电子开关k3输出端连接，所述继电器k1的第一通道的公共端与所述电机的一驱动端连接，所述继电器k1的第一通道的电源端与电源vdd连接，所述继电器k1的第一通道的负驱动端通过电流检测电阻r19与参考地连接，所述继电器k1的第二通道的电源端与电源vdd连接，所述继电器k1的第二通道的负驱动端通过所述电流检测电阻r19与参考地连接。
32、进一步地，根据本发明的一个实施例，所述电机状态反馈电路包括：
33、k圈量程计数器，所述k圈量程计数器分别与所述控制器及所述电机连接，以对所述电机转动时所产生的脉冲信号进行计数，并输出所述电机转动到设定圈数k时的量程计数信号，所述控制器根据所述量程计数信号获取电机的转动速率wn。
34、进一步地，根据本发明的一个实施例，所述电机状态反馈电路还包括电机过流检测电路，所述电机过流检测电路包括：
35、比较器u6，所述比较器u6的反相输入端与所述电机的电流检测电阻r19的电流检测输出端连接，所述比较器u6的输出端与所述控制器的过流检测端连接；
36、电阻r17，所述电阻r17的一端与电源电压vcc连接，所述电阻r17的另一端与所述比较器u6的正相输入端连接；
37、电阻r18，所述电阻r18的一端与所述电阻r17的另一端连接，所述电阻r18的另一端与参考地连接。
38、进一步地，根据本发明的一个实施例，所述正弦信号产生电路包括：
39、运算放大器u7，所述运算放大器u7的反相输入端通过电阻r12与输出端连接，所述运算放大器u7的反相输入端通过电阻r13与参考地连接，所述运算放大器u7的正相输入端与电容c3的一端连接，所述电容c3的另一端与电阻r16的一端连接，所述电阻r16的另一端与所述运算放大器u7的输出端连接，所述运算放大器u7的正相输入端还与电阻r15和电容c4的一端连接，所述电阻r15的另一端、电容c4的另一端与参考地连接，所述运算放大器u7的反相输入端还分别与二极管d5的阳极、二极管d6的阴极连接，所述与二极管d5的阴极、二极管d6的阳极连接与电阻r14的一端连接，所述电阻r14的另一端与所述运算放大器u7的输出端连接。
40、本发明实施例提供的ethercat远程扩展实时同步耦合系统，通过从站设有多个，每个所述从站分别通过ethercat总线串联，串联后的整体从站通过ethercat总线与所述主站连接；同步驱动电路设有多个，每个所述同步驱动电路分别与一个现场设备连接，每个所述从站内均设有一控制器，一个所述控制器与一个所述同步驱动电路连接，以在所述主站的控制下，驱动各个所述现场设备同步作业。如此，在现有ethercat协议的技术上，通过主站与从站之间的实时通信，以获取从站节点现场设备的同步信息，并在任意一个节点出现同步误差时进行实时的校正，从而保证各个从站节点的现场设备的高精度同步作业。
1.一种ethercat远程扩展实时同步耦合系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的ethercat远程扩展实时同步耦合系统，其特征在于，所述控制器包括：信号采集模块和第一数据收发模块，所述信号采集模块用于通过所述同步驱动电路对所述现场设备进行同步反馈信号采集；所述第一数据收发模块用于将采集的所述同步反馈信号发送至所述主站；
3.根据权利要求2所述的ethercat远程扩展实时同步耦合系统，其特征在于，各个从站同步时间校准信号为主机的时间信号tz；
4.根据权利要求3所述的ethercat远程扩展实时同步耦合系统，其特征在于，所述同步驱动电路包括：
5.根据权利要求4所述的ethercat远程扩展实时同步耦合系统，其特征在于，所述同步波形产生电路包括：
6.根据权利要求5所述的ethercat远程扩展实时同步耦合系统，其特征在于，所述波形调整电路包括：
7.根据权利要求4所述的ethercat远程扩展实时同步耦合系统，其特征在于，所述驱动控制电路包括：
8.根据权利要求4所述的ethercat远程扩展实时同步耦合系统，其特征在于，所述电机状态反馈电路包括：
9.根据权利要求8所述的ethercat远程扩展实时同步耦合系统，其特征在于，所述电机状态反馈电路还包括电机过流检测电路，所述电机过流检测电路包括：
10.根据权利要求5或6所述的ethercat远程扩展实时同步耦合系统，其特征在于，所述正弦信号产生电路包括：
