工业以太网通信方法及同步方法的研究与实现

admin · 发表于 2024-1-18 19:35:10

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网络技术的迅速发展引发了自动控制领域的深刻技术变革，以现场总线和工业以太网技术为代表的控制网络技术是现代自动控制技术与信息网络技术相结合的产物，是下一代自动化设备的标志性技术，是改造传统工业的有力工具，也是信息化带动工业化的重点方向。目前网络控制技术正从传统的控制网络技术——现场总线向现代控制网络技术——工业以太网技术的方向发展。基于现场总线的数控系统硬件体系结构进一步加强了数控系统的开放性，具体优缺点如下：数据传输速度快，系统硬件扩展方便，当控制轴数和IO点数增加时，对数控系统硬件结构没有影响，便于控制系统的扩充和裁减；控制功能分散化，实现了分布式电机控制，用数字信号取代模拟信号，提高了系统的可靠性和控制精度；但其实时性和通信带宽等方面的限制使其不能满足实时性要求较高的应用领域。工业以太网作为现场总线与以太网的结合，不仅具备现场总线的优点，同时拥有较高的通信带宽性、成本低廉、开放性、应用广泛等优势，由于其出色的性能，正在成为工业控制网络和现场总线的主流技术本文主要通过对EtherCAT协议的研究，基于FPGA的集成电路的技术和uC/OS II嵌入式平台，实现工业以太网总线主站功能以及系统的同步性。首先讨论了相关总线在国内外的发展现状，接着对EtherCAT协议及系统框架做了详细介绍，重点阐述了主站软硬件功能及处理过程，实现系统同步的主要步骤，并对从站软件做了简单的介绍。最后是系统搭建起来后的测试过程和结果，并最终完善主站设计。

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