基于EtherCAT總線的分布式測控系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、測量和控制是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的兩個(gè)重要部分。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場總線測控系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的集中測控系統(tǒng)和集散型測控系統(tǒng)，成為主流的測控系統(tǒng)。現(xiàn)場總線技術(shù)是現(xiàn)代測控系統(tǒng)的通信基礎(chǔ)，但傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線技術(shù)存在著標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等缺點(diǎn)，制約了現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展。與傳統(tǒng)現(xiàn)場總線相比，工業(yè)以太網(wǎng)具有標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、拓?fù)潇`活、傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，逐步成為了現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展的新方向。EtherCAT總線是目前速度最快的工業(yè)以太網(wǎng)，本文研究基于EtherCAT

2、總線的分布式測控系統(tǒng)具有重要的意義。
　　本文首先介紹了EtherCAT總線的工作原理及運(yùn)行機(jī)制，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于EtherCAT總線的分布式測控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)為一主多從的通信結(jié)構(gòu)，主站為測控系統(tǒng)控制中心，管理主從站間EtherCAT總線通信功能并實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互;從站接收并處理主站發(fā)送的EtherCAT數(shù)據(jù)幀并根據(jù)數(shù)據(jù)幀內(nèi)容實(shí)現(xiàn)具體的測控任務(wù)。
　　其次，完成了測控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。主站為裝有NIC網(wǎng)卡的PC機(jī)，從

3、站硬件為自主設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，包括通信板和測控板兩部分。通信板設(shè)計(jì)方面，選用ET1100作為從站控制器，設(shè)計(jì)了以太網(wǎng)接口電路、PDI接口電路及ET1100外圍電路;測控板設(shè)計(jì)方面，選用STM32F407作為從站微處理器，設(shè)計(jì)了開關(guān)量、脈沖量及模擬量輸入測量及輸出控制電路。在此基礎(chǔ)上繪制PCB圖并制作電路板。
　　然后，完成了測控系統(tǒng)軟件功能的設(shè)計(jì)。主站軟件設(shè)計(jì)方面，采用軟控制器TwinCAT作為主站控制器，設(shè)計(jì)了PLC控制程序和人機(jī)界面實(shí)

4、現(xiàn)主站控制功能;設(shè)計(jì)設(shè)備描述文件，使主站獲取從站配置及狀態(tài)信息;從站軟件設(shè)計(jì)包括通信功能軟件設(shè)計(jì)和測控功能軟件設(shè)計(jì)，通信功能軟件由驅(qū)動層、EtherCAT協(xié)議棧和CoE協(xié)議三部分組成，測控功能軟件則實(shí)現(xiàn)開關(guān)量、脈沖量和模擬量的輸入測量和輸出控制功能。
　　最后，對測控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測試系統(tǒng)運(yùn)行情況。使用液壓式四球機(jī)搭建實(shí)驗(yàn)平臺，通過抓包測試、實(shí)時(shí)性同步性測試和測控功能測試三項(xiàng)測試來檢驗(yàn)測控系統(tǒng)實(shí)際工作性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)工作