基于EtherCAT工業(yè)總線的數控系統(tǒng)的通信協(xié)議研究及設計.pdf

1、隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，數控系統(tǒng)對運動控制系統(tǒng)的實時性、高精度、柔性化、高速化等有了更高的要求。EtherCAT作為一種在市場上占有率越來越高的工業(yè)以太網現場總線，發(fā)展前景具有很大的潛力。本課題的研究目的就是利用DSP+FPGA技術實現EtherCAT通信協(xié)議，將其引入數控系統(tǒng)中，其主要內容如下：
　　描述了工業(yè)以太網、網絡化運動控制系統(tǒng)、數控技術的研究現狀，闡述了EtherCAT的通信協(xié)議與原理，其中包括總線實施的“飛讀飛寫”技

2、術、WKC和CRC校驗等關鍵技術。
　　在從站硬件設計上，對EtherCAT通信板和控制功能板進行了重點設計。采用MICREL公司的PHY芯片KS8721BL，實現網絡的物理層；數據鏈路層則采用德國倍福公司的ET1100來實現；網絡的應用層采用IT公司浮點型DSP TMS320F28035作為核心處理器，從而實現了具有EtherCAT從站功能的網絡數控系統(tǒng)，并且對各主芯片的外圍接口電路和伺服接口電路模塊作了分析和設計。
　　

3、在通信軟件這塊，采用Beckhboff公司的實時工控軟件TwinCAT，通過組態(tài)配置實現系統(tǒng)的主站功能；詳細分析了從站設備描述文件和從站網絡接口程序，實現了從站內部的SPI通信和系統(tǒng)主從站之間的EtherCAT通信，為應用層控制任務的實施提供了通信功能。
　　開發(fā)了EtherCAT工業(yè)總線實驗平臺，對EtherCAT關鍵性能指標、EtherCAT數據傳輸功能、主從站之間的EtherCAT網絡通信進行了測試，驗證了系統(tǒng)設計的可行性。