本文關(guān)鍵詞：基于PROFINET通信協(xié)議的IO設(shè)備研究

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【摘要】：隨著增量式編碼器的廣泛應用,以及PROFINET實時以太網(wǎng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的興起,研究帶有PROFINET通訊接口的編碼器具有十分重要的意義。本文將編碼器信號處理和PROFINET通訊進行整合,設(shè)計出具有PROFINET通訊接口的IO設(shè)備,該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速、位置和方向的測量。研究提高PROFINET通信實時性的實現(xiàn)方法,并給出了RT和IRT數(shù)據(jù)傳輸時間的計算方法。在比較了幾種轉(zhuǎn)速測量的方法后,選擇使用變M/T法對轉(zhuǎn)速進行測量。根據(jù)IO設(shè)備的功能需求,完成了PROFINET IO設(shè)備的硬件設(shè)計,包括以ERTEC200為核心的通訊接口模塊、信號調(diào)理模塊以及電源模塊等,并對各模塊的電路原理圖進行了說明。闡述了eCos操作系統(tǒng)移植的一般步驟以及PROFINET IO協(xié)議棧的基本結(jié)構(gòu)。完成了編碼器信號處理模塊的設(shè)計,利用Verilog HDL語言實現(xiàn)了四倍頻鑒相、位置計數(shù)、變M/T法測速以及A/D采樣等功能。搭建起PROFINET IO設(shè)備測試的硬件平臺,使用SignalTap Ⅱ、Wireshark以及監(jiān)控軟件對IO設(shè)備進行了測試。測試結(jié)果表明,10設(shè)備能夠通過PROFINET通信協(xié)議獲得轉(zhuǎn)速、位置和方向信息,達到了預期的目標。
【關(guān)鍵詞】：PROFINET IO 增量式編碼器 信號處理 變M/T法 eCos操作系統(tǒng)
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN915.0
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-21
• 1.1 選題的背景與意義16-17
• 1.2 PROFINET實時以太網(wǎng)17-18
• 1.2.1 PROFINET實時以太網(wǎng)的優(yōu)勢17-18
• 1.2.2 PROFINET的組成18
• 1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀18-19
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排19-21
• 第二章 PROFINET IO設(shè)備設(shè)計理論基礎(chǔ)21-34
• 2.1 PROFINET IO通信的設(shè)備類型21
• 2.2 PROFINET實時通信21-24
• 2.2.1 優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)21-23
• 2.2.2 快速轉(zhuǎn)發(fā)23
• 2.2.3 傳輸時間通道23-24
• 2.3 PROFINET通信幀24-25
• 2.3.1 UDP/IP幀結(jié)構(gòu)24-25
• 2.3.2 RT幀結(jié)構(gòu)25
• 2.3.3 IRT幀結(jié)構(gòu)25
• 2.4 傳輸時間25-27
• 2.4.1 RT傳輸時間分析26-27
• 2.4.2 IRT傳輸時間分析27
• 2.5 幾種常見轉(zhuǎn)速測量方法27-31
• 2.5.1 T法測速27-28
• 2.5.2 M法測速28-29
• 2.5.3 M/T法測速29-30
• 2.5.4 變M/T法測速30-31
• 2.6 四倍頻鑒相31-32
• 2.7 本章總結(jié)32-34
• 第三章 PROFINET IO設(shè)備硬件設(shè)計34-48
• 3.1 功能分析34-35
• 3.2 PROFINET通信模塊設(shè)計35-37
• 3.2.1 ERTEC200的性能特點35-36
• 3.2.2 PROFINET通訊接口36-37
• 3.3 信號調(diào)理模塊設(shè)計37-38
• 3.4 其他硬件電路設(shè)計38-45
• 3.4.1 電源電路設(shè)計38-39
• 3.4.2 晶振電路設(shè)計39
• 3.4.3 復位電路設(shè)計39-40
• 3.4.4 存儲電路設(shè)計40-43
• 3.4.5 RS232通訊接口設(shè)計43-44
• 3.4.6 JTAG電路設(shè)計44-45
• 3.5 抗干擾性設(shè)計45-47
• 3.5.1 阻抗匹配45-46
• 3.5.2 差分布線46
• 3.5.3 其他提高信號抗干擾性的設(shè)計46-47
• 3.6 本章總結(jié)47-48
• 第四章 PROFINET IO設(shè)備軟件設(shè)計48-64
• 4.1 eCos嵌入式操作系統(tǒng)48-49
• 4.1.1 eCos的核心組件49
• 4.2 eCos及PROFINET IO協(xié)議棧的移植49-52
• 4.2.1 eCos的移植49-50
• 4.2.2 PROFINET IO協(xié)議棧50-52
• 4.3 編碼器信號處理模塊52-60
• 4.3.1 接口處理模塊52-54
• 4.3.2 四倍頻鑒相模塊54-56
• 4.3.3 位置計數(shù)模塊56-57
• 4.3.4 A/D采樣模塊57-59
• 4.3.5 變M/T法測速模塊59-60
• 4.4 應用程序設(shè)計60-62
• 4.4.1 系統(tǒng)初始化60-61
• 4.4.2 數(shù)據(jù)的采集和交換61-62
• 4.5 本章總結(jié)62-64
• 第五章 PROFINET IO設(shè)備測試64-70
• 5.1 測試條件及平臺的搭建64-65
• 5.2 編碼器信號處理模塊測試65-66
• 5.2.1 編碼器信號處理模塊測試步驟65
• 5.2.2 編碼器信號處理模塊測試結(jié)果分析65-66
• 5.3 PROFINET通訊模塊測試66-68
• 5.3.1 PROFINET通訊模塊測試步驟67
• 5.3.2 PROFINET通訊模塊測試結(jié)果分析67-68
• 5.4 PROFINET IO設(shè)備測試68-69
• 5.5 本章總結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 研究內(nèi)容總結(jié)70
• 6.2 工作展望70-72
• 參考文獻72-75
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況75

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1 陳雷;基于PROFINET通信協(xié)議的IO設(shè)備研究[D];合肥工業(yè)大學;2016年

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