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

1、隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)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(wǎng)現(xiàn)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(shù)實現(xiàn)EtherCAT通信協(xié)議，將其引入數(shù)控系統(tǒng)中，其主要內(nèi)容如下：
　　描述了工業(yè)以太網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)化運動控制系統(tǒng)、數(shù)控技術(shù)的研究現(xiàn)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(shù)、WKC和CRC校驗等關(guān)鍵技術(shù)。
　　在從站硬件設(shè)計上，對EtherCAT通信板和控制功能板進(jìn)行了重點設(shè)計。采用MICREL公司的PHY芯片KS8721BL，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的物理層；數(shù)據(jù)鏈路層則采用德國倍福公司的ET1100來實現(xiàn)；網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層采用IT公司浮點型DSP TMS320F28035作為核心處理器，從而實現(xiàn)了具有EtherCAT從站功能的網(wǎng)絡(luò)數(shù)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(shè)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(xiàn)系統(tǒng)的主站功能；詳細(xì)分析了從站設(shè)備描述文件和從站網(wǎng)絡(luò)接口程序，實現(xiàn)了從站內(nèi)部的SPI通信和系統(tǒng)主從站之間的EtherCAT通信，為應(yīng)用層控制任務(wù)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(guān)鍵性能指標(biāo)、EtherCAT數(shù)據(jù)傳輸功能、主從站之間的EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行了測試，驗證了系統(tǒng)設(shè)計的可行性。