實時工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT主站的研究與設(shè)計.pdf

1、隨著工業(yè)控制要求日益提高，傳統(tǒng)現(xiàn)場總線越來越多的表現(xiàn)出傳輸速率低、數(shù)據(jù)量小等問題，而另一方面，計算機和高速以太網(wǎng)通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)正迅猛發(fā)展。新一代的現(xiàn)場總線引入以太網(wǎng)技術(shù)即實時工業(yè)以太網(wǎng)已成為近年工業(yè)領(lǐng)域的研究與應用熱點。其中，實時工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT因其出色的高速性、實時性、靈活性等技術(shù)特點而備受關(guān)注。但目前EtherCAT技術(shù)基本被國外企業(yè)壟斷，國內(nèi)較少擁有自主技術(shù)。
　　通過分析工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢以及EtherCAT技術(shù)特點

2、，并結(jié)合了國內(nèi)外的發(fā)展情況，選擇工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT作為研究課題，并以TI的Beaglebone開發(fā)板為硬件平臺，設(shè)計基于EtherCAT的嵌入式主站。通過研究分析工業(yè)以太網(wǎng)EtherCAT的協(xié)議，對EtherCAT通信協(xié)議的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層的具體內(nèi)容進行介紹，深入解析了FMMU、同步管理器、同步通信模式和COE等多個協(xié)議要點。
　　根據(jù)協(xié)議內(nèi)容，使用UML建模分析工具對EtherCAT主站軟件進行解耦，并設(shè)計主站

3、軟件架構(gòu)及程序?qū)崿F(xiàn)。對EtherCAT協(xié)議棧層與EtherCAT服務(wù)層的設(shè)計思路與設(shè)計方案給出了詳細的解析，并對里面的每個模塊具體內(nèi)容進行了詳細設(shè)計。
　　最后文章給出了本設(shè)計的驗證方案。由自主研制的主站與基于EtherCAT的三洋R-Advanced系列伺服構(gòu)建完整網(wǎng)絡(luò)，由本主站控制伺服狀態(tài)機達到運行狀態(tài)以驗證本設(shè)計的可行性，并通過Wireshark抓包軟件進行驗證。另外通過控制通過在SYNC同步模式下控制伺服電機的運行以驗證本