發(fā)布時間：2020-12-20 16:01

　　隨著“中國制造2025”綱要的全面推進,現(xiàn)代高端制造業(yè)興盛崛起,工業(yè)自動化控制技術持續(xù)進步�；ヂ�(lián)智能、分布協(xié)同的運動控制系統(tǒng)展現(xiàn)出強大的活力。然而,傳統(tǒng)現(xiàn)場總線因其兼容性差、通信速率低而不能滿足需求;與此同時,工業(yè)以太網(wǎng)以實時性高、通用性好、數(shù)據(jù)傳輸速度快、配套產(chǎn)品豐富等優(yōu)勢迅猛發(fā)展。倍福自動化（Beckhoff）公司研發(fā)的EtherCAT總線因其性能優(yōu)異而備受青睞。為滿足工業(yè)以太網(wǎng)技術在激光切割機高速高精度運動控制系統(tǒng)中的應用需求,本文深入學習EtherCAT協(xié)議原理,設計開發(fā)了一款基于ARM+ESC結構的從站系統(tǒng)。首先,通過查閱文獻資料,討論工業(yè)以太網(wǎng)與EtherCAT總線技術的發(fā)展現(xiàn)狀,對比已有解決方案并根據(jù)自身項目需求確定從站系統(tǒng)方案,對EtherCAT協(xié)議原理按照其通信模型分層進行研究。在此基礎上采用模塊化理念進行硬件系統(tǒng)設計,使用LAN9252芯片作為從站控制器,實現(xiàn)EtherCAT的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層;采用ST公司開發(fā)的STM32F407ZGT6作為從站微控制器,用以完成應用層協(xié)議和功能邏輯單元;設計外圍電路對從站系統(tǒng)實際項目應用提供支持,包括電源、隔離驅(qū)動、差分通信等電... 

【文章來源】：廣東工業(yè)大學廣東省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

以太網(wǎng)原型手繪圖

智能制造裝備產(chǎn)業(yè)使其在國際上具備競爭力，完成裝備提升產(chǎn)業(yè)效率與技術水平。當前，工業(yè)自動化領域向著實時化的方向快速發(fā)展[7]；PLC 的一體化網(wǎng)絡化發(fā)展、能化控制的發(fā)展共同描繪出工業(yè)自動化控制領域的前進技術的繁榮發(fā)展使其具有硬件產(chǎn)品配套完善，生產(chǎn)成本頻率高帶寬大傳輸速率快，軟件資源成熟穩(wěn)定品類豐富諸多優(yōu)勢。以上工控領域的發(fā)展需求與以太網(wǎng)的優(yōu)勢條控制技術，形成工業(yè)以太網(wǎng)。網(wǎng)又名以太網(wǎng)現(xiàn)場總線技術，一般指兼容普通標準以太[9]。為了克服傳統(tǒng)以太網(wǎng)所采用 CSMA/CD 協(xié)議帶來的，工業(yè)以太網(wǎng)需要在 IEEE802.3 協(xié)議的基礎上適當修改目前，國際上各廠商的工業(yè)以太網(wǎng)按照所使用的原理可基于 TCP/IP、以太網(wǎng)、修改以太網(wǎng)等方式實現(xiàn)。

第二章 EtherCAT 協(xié)議原理第二章 EtherCAT 協(xié)議原理2.1 EtherCAT 系統(tǒng)概述實時工業(yè)以太網(wǎng) EtherCAT 使用標準以太網(wǎng)傳輸介質(zhì)連接主從站構成系統(tǒng)[23]，以介質(zhì)訪問控制機制解決信道競爭與分配，采用數(shù)據(jù)收發(fā)同時進行的全雙工模式。EtherCAT 主站設備利用標準以太網(wǎng)接口硬件發(fā)送 0x88A4 類型數(shù)據(jù)幀，報文依次經(jīng)過網(wǎng)絡中的每一個從站設備時由硬件直接讀取插入數(shù)據(jù)幀中屬于自己的子報文[24]。從站采用“ON-THE-FLY”技術，利用硬件動態(tài)的完成報文的讀寫操作以提高數(shù)據(jù)傳輸速率，數(shù)據(jù)在從站中的停留時間縮短至 200ns。如圖 2-1 所示，最后一個從站 n處理報文后將數(shù)據(jù)幀沿原路回傳，由從站 1 上傳回主站控制單元。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]淺談我國工業(yè)自動化控制的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 李磊,彭超.  山東工業(yè)技術. 2018(01)
[2]高速平滑S曲線加減速速度控制算法研究[J]. 許光彬,余道洋.  控制工程. 2017(10)
[3]EtherCAT分布時鐘機制在數(shù)控系統(tǒng)中的研究與應用[J]. 李備備,林滸,鄭飂默.  計算機工程與應用. 2018(05)
[4]全面實施“中國制造2025” 著力振興實體經(jīng)濟[J]. 苗圩.  智慧中國. 2017(04)
[5]EtherCAT技術協(xié)會中國大陸會員突破500家[J].   自動化應用. 2016(08)
[6]以太網(wǎng)技術發(fā)展綜述[J]. 伍均璽.  計算機與網(wǎng)絡. 2015(17)
[7]工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線EtherCAT的應用[J]. 姚勝東.  儀表技術. 2014(08)
[8]十年輝煌——EtherCAT助力工業(yè)新未來——訪EtherCAT技術協(xié)會執(zhí)行董事Martin Rostan[J].   中國儀器儀表. 2014(05)
[9]柔性S型加減速控制算法研究[J]. 劉筱,吳文江,鄭飂默.  組合機床與自動化加工技術. 2014(03)
[10]CANopen對象字典的分析與具體實現(xiàn)[J]. 金超,夏繼強,滿慶豐.  單片機與嵌入式系統(tǒng)應用. 2012(08)

博士論文
[1]多軸聯(lián)動系統(tǒng)的運動規(guī)劃與結構變形補償[D]. 劉振忠.天津大學 2012

碩士論文
[1]藍光光盤庫多軸運動控制系統(tǒng)研究與應用[D]. 程映奇.廣東工業(yè)大學 2018
[2]基于EtherCAT主站的運動控制系統(tǒng)設計[D]. 張桐.山東大學 2017
[3]基于EtherCAT總線的多軸運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[D]. 欒偉.廣東工業(yè)大學 2017
[4]基于國產(chǎn)PLC的從站固件開發(fā)及CoE協(xié)議的應用研究[D]. 尹敏.西安電子科技大學 2017
[5]基于Linux嵌入式平臺的EtherCAT主站系統(tǒng)研究與設計[D]. 高恩博.浙江大學 2017
[6]基于EtherCAT的多軸運動控制系統(tǒng)的研究與設計[D]. 金瑤.浙江工業(yè)大學 2016
[7]基于EtherCAT的工業(yè)機器人通信技術研究[D]. 曹輝.西南科技大學 2016
[8]伺服驅(qū)動器EtherCAT網(wǎng)絡控制設計與實現(xiàn)[D]. 咸明輝.華中科技大學 2016
[9]基于EtherCAT的開放式工業(yè)機器人控制系統(tǒng)研究[D]. 劉志鑫.華南理工大學 2016
[10]基于EtherCAT的伺服控制系統(tǒng)研究和設計[D]. 周長城.浙江工業(yè)大學 2015



本文編號：2928147