基于EtherCAT協(xié)議的高速工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)及性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)控制網(wǎng)絡在提高生產(chǎn)效率、控制生產(chǎn)過程以及確保生產(chǎn)安全等工業(yè)控制和制造領域起著越來越重要的作用。然而，由于被控對象在地域上比較分散，而且控制設備對被控設備的監(jiān)控任務實時性要求高，工業(yè)控制領域迫切地需要一種分布實時控制系統(tǒng)來完成監(jiān)控任務。在這種需求背景之下，基于EtherCAT協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)技術應運而生。它采用傳統(tǒng)以太網(wǎng)元器件，具有性價比高、傳輸距離長、數(shù)據(jù)包長度大、傳輸速度快等優(yōu)點，是目前被廣泛應用在自動化控制領

2、域的工業(yè)以太網(wǎng)之一。
　　本文設計了一種基于EtherCAT協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括一個主站和若干從站，其中主站采用UC/OS II實時操作系統(tǒng)來實現(xiàn)。首先從協(xié)議角度介紹了EtherCAT協(xié)議的技術架構，分析它的基本工作原理。然后從軟硬件角度介紹了本設計的系統(tǒng)基本構造成分。系統(tǒng)分成主站和從站兩部分，其中主站由S3C6410處理器和通用網(wǎng)絡接口卡DM9000組成，從站由STM32F107處理器以及BECKHOFF公司

3、的ET1100芯片來實現(xiàn)。系統(tǒng)軟件設計分為主站軟件設計和從站軟件設計。其中主站軟件設計給出了操作系統(tǒng)以及協(xié)議的初始化過程、過程數(shù)據(jù)傳輸和郵箱數(shù)據(jù)傳輸。從站軟件設計包括從站狀態(tài)機設計、過程數(shù)據(jù)處理流程和郵箱數(shù)據(jù)處理流程。接著，分析了過程數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性能，討論了對實時性能有影響的幾個因素，通過改進部分過程的實現(xiàn)來提高傳輸?shù)膶崟r性能。另外還討論了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，分析影響系統(tǒng)丟包率的因素。最后在設計的硬件系統(tǒng)上測試過程數(shù)據(jù)的實時性能、丟包率以及