基于EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)缺少網(wǎng)絡(luò)通信功能，存在開(kāi)放性與實(shí)時(shí)性不足以及兼容性差等缺點(diǎn)，不能滿足現(xiàn)代工業(yè)控制對(duì)實(shí)時(shí)性及網(wǎng)絡(luò)化的要求。隨著工業(yè)4.0的興起和智能工廠概念的提出，工業(yè)以太網(wǎng)在自動(dòng)控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線相比，工業(yè)以太網(wǎng)具有傳輸速度快、通信距離長(zhǎng)、實(shí)時(shí)性好、數(shù)據(jù)傳輸量大、開(kāi)發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)。將工業(yè)以太網(wǎng)用于數(shù)據(jù)采集已經(jīng)成為了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。因此，本文在分析了各種工業(yè)以太網(wǎng)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了基于EtherCAT工

2、業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究。
　　首先，根據(jù)主站的組成方式，選用裝有標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡的PC機(jī)作為主站，選擇TwinCAT軟件作為主站上位機(jī)對(duì)從站進(jìn)行管理。根據(jù)從站的應(yīng)用需求確定了從站的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)分析以太網(wǎng)報(bào)文在EtherCAT從站控制器中的傳輸特點(diǎn)、研究從站控制器的自動(dòng)回環(huán)功能，為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)了具有冗余功能的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　然后根據(jù)EtherCAT數(shù)據(jù)鏈路層專用芯片ET1100的結(jié)構(gòu)和功能，自主開(kāi)發(fā)了一套EtherCA

3、T從站硬件設(shè)備。為提高設(shè)備的通用性和可維護(hù)性，從站采用了模塊化的設(shè)計(jì)，包括微處理器電路，從站接口卡和信號(hào)調(diào)理電路三個(gè)模塊。為提高電路板的電磁兼容性能，對(duì)PCB設(shè)計(jì)進(jìn)行了合理的布局、分層和布線。
　　對(duì)系統(tǒng)主從站軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。主站方面，首先對(duì)TwinCAT的ADS通訊協(xié)議進(jìn)行了研究，使用Visual C++設(shè)計(jì)了TwinCAT ADS接口程序。其次根據(jù)從站配置文件結(jié)構(gòu)，使用XML語(yǔ)言設(shè)計(jì)了從站配置文檔。從站方面，為方便從站功能的擴(kuò)