坐落于西弗吉尼亞州美國國家射電天文臺(tái)內(nèi)射電望遠(yuǎn)鏡此次升級(jí)網(wǎng)絡(luò)連接使用德國赫優(yōu)訊公司的COMX-CA-RE通訊模塊來實(shí)現(xiàn)，模擬量速度環(huán)則更換為數(shù)字量速度環(huán)，傳輸至馬達(dá)的模擬量命令（馬達(dá)電流）也將更換為通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)與直接安裝在驅(qū)動(dòng)器上的專用模塊進(jìn)行通訊。
位于西弗吉尼亞州巨大的綠岸射電望遠(yuǎn)鏡（Green Bank Telescope，GBT）正使用德國赫優(yōu)訊公司推出的COMX-CA-RE實(shí)時(shí)以太網(wǎng)模塊進(jìn)行控制系統(tǒng)升級(jí)，旨在將上限帶寬能力從50GHz提高到110GHz。
綠岸射電望遠(yuǎn)鏡
GBT坐落于西弗吉尼亞州波卡洪塔斯縣綠岸的美國國家射電天文臺(tái)內(nèi)，是世界最大的可完全駕駛的射電望遠(yuǎn)鏡。重達(dá)7300公噸的望遠(yuǎn)鏡安裝在一個(gè)輪軌系統(tǒng)之上，能夠觀測(cè)到與地面成5度角以上的整個(gè)天空。直徑為64米的環(huán)形軌道，能夠提供高達(dá)千分之幾英寸精度的精確指向。與向心反射鏡的設(shè)計(jì)相比，離心饋給臂與非對(duì)稱的天線表面有效地增強(qiáng)了抗噪聲的表現(xiàn)并降低了旁帶干擾，但這就需要對(duì)天線位置的高度精確控制來進(jìn)行優(yōu)化。
望遠(yuǎn)鏡的四臺(tái)四輪牽引車
望遠(yuǎn)鏡整個(gè)結(jié)構(gòu)安裝在四臺(tái)四輪牽引車上，牽引車均勻分布在圓周上，徑向最大可旋轉(zhuǎn)+/-270度角（四分之三圓周）。牽引車的前后輪每一個(gè)都包含兩套馬達(dá)/齒輪箱/剎車/轉(zhuǎn)速計(jì)組合。馬達(dá)由電流控制，每個(gè)相對(duì)的牽引車上的車輪由偏心力矩牽引以消除機(jī)械共振。
每一個(gè)馬達(dá)都配備一個(gè)模擬量驅(qū)動(dòng)器，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都安裝在望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)中的中央控制室內(nèi)。目前這些驅(qū)動(dòng)器都由PLC進(jìn)行數(shù)字化控制（使能/取消命令），由模擬量速度環(huán)控制板輸出模擬量（電流）命令。每一個(gè)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速計(jì)都直接將速度反饋至相應(yīng)的速度環(huán)控制板。計(jì)算數(shù)字位置環(huán)的伺服計(jì)算機(jī)直接與軸位置編碼器通訊，并生成模擬量速度命令輸送至速度環(huán)控制板。
通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊和直接安裝在驅(qū)動(dòng)器上的專用通訊模塊
對(duì)于此次系統(tǒng)升級(jí)，由于工期及費(fèi)用所限，所有既有的馬達(dá)、剎車及驅(qū)動(dòng)器仍將保留。模擬量速度環(huán)則更換為數(shù)字量速度環(huán)，傳輸至馬達(dá)的模擬量命令（馬達(dá)電流）也將更換為通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)與直接安裝在驅(qū)動(dòng)器上的專用模塊進(jìn)行通訊。這一高速接口可使得數(shù)字量速度環(huán)可以在中央伺服計(jì)算機(jī)（實(shí)時(shí)Linux系統(tǒng)）上執(zhí)行。并且，更多的驅(qū)動(dòng)器及馬達(dá)信息也可以高速地傳輸至中央計(jì)算機(jī)，這對(duì)于控制每個(gè)馬達(dá)，乃至整個(gè)望遠(yuǎn)鏡以高達(dá)110GHz的頻率精確地追蹤天體是至關(guān)重要的。為了優(yōu)化系統(tǒng)，位置編碼器同樣通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。
赫優(yōu)訊公司的COMX-CA-RE模塊
網(wǎng)絡(luò)連接使用赫優(yōu)訊公司的COMX-CA-RE模塊實(shí)現(xiàn)，該模塊集成兩個(gè)以太網(wǎng)端口，支持EtherCAT等各種實(shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議，系統(tǒng)中的16臺(tái)驅(qū)動(dòng)器及位置傳感器可以通過菊花鏈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。赫優(yōu)訊Compact PCI 接口的CIFX80-RE作為EtherCAT主站，安裝在運(yùn)行實(shí)時(shí)Linux操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中，與COMX-CA-RE模塊進(jìn)行通訊。
驅(qū)動(dòng)天線碟狀結(jié)構(gòu)的巨大從動(dòng)齒輪
第二控制網(wǎng)絡(luò)的提升控制系統(tǒng)也使用了類似的赫優(yōu)訊技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。驅(qū)動(dòng)天線碟狀結(jié)構(gòu)的巨大的從動(dòng)齒輪配備了八臺(tái)馬達(dá)，相對(duì)的兩臺(tái)組成一對(duì)，每一對(duì)都通過偏心力矩牽引。馬達(dá)控制器形成菊花鏈拓?fù)?，每個(gè)軸上配備單獨(dú)的位置編碼器。
此次系統(tǒng)升級(jí)于2011年9月已完成。同時(shí)先期，已使用由實(shí)物板卡與模塊，及新開發(fā)的射電望遠(yuǎn)鏡軟件模型組成的仿真系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試。在整個(gè)8月，當(dāng)日間望遠(yuǎn)鏡處于維護(hù)狀態(tài)時(shí)，可以將系統(tǒng)從原來的模擬系統(tǒng)切換到新的數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試與測(cè)試，在夜間及周末望遠(yuǎn)鏡執(zhí)行天文觀測(cè)的時(shí)候，則切換回原來的系統(tǒng)。
后期，離心饋給臂與子反射鏡系統(tǒng)將使用相同的技術(shù)進(jìn)行升級(jí)。赫優(yōu)訊的EtherCAT通訊模塊因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)緊湊，且易于集成入用戶自主系統(tǒng)，因此將繼續(xù)采用該方案。GBT的技術(shù)人員同時(shí)也非常欣賞赫優(yōu)訊公司提供的卓越的技術(shù)服務(wù)，因此他們?nèi)詫⑹走x使用赫優(yōu)訊的產(chǎn)品，并且強(qiáng)烈推薦射電天文學(xué)行業(yè)使用該解決方案。
（轉(zhuǎn)載）
