高速工業(yè)以太網(wǎng)時(shí)鐘同步技術(shù)的研究.pdf

1、隨著工業(yè)控制要求的提高，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足工業(yè)需求。隨后基于Ethernet技術(shù)發(fā)展而來的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，雖然在傳輸速度方面取得明顯提升，但是因?yàn)槭艿揭蕴W(wǎng)技術(shù)CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）訪問方式和異步特性的限制，所以導(dǎo)致其不能夠準(zhǔn)確預(yù)知數(shù)據(jù)到達(dá)的時(shí)間以及使設(shè)備間同步完成復(fù)雜任務(wù)，嚴(yán)重影響了工業(yè)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。針對(duì)這些不

2、足，各大公司提出了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的實(shí)時(shí)解決方案，即實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)。其中，德國(guó)倍福自動(dòng)化公司于2003年開發(fā)的EtherCAT技術(shù)，是目前實(shí)時(shí)性最好的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議之一，EtherCAT參考IEEE1588精確時(shí)鐘同步機(jī)制，能夠使從站之間時(shí)鐘同步精度小于1us。
　　文中重點(diǎn)研究和實(shí)現(xiàn)了EtherCAT時(shí)鐘同步技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備之間的同步運(yùn)行。對(duì)于EtherCAT時(shí)鐘同步的實(shí)現(xiàn)機(jī)制—分布時(shí)鐘，論文中詳細(xì)分析了傳輸延時(shí)補(bǔ)償、時(shí)鐘初始偏移

3、補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)漂移補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)原理和方法，并在主站系統(tǒng)完成了對(duì)其的軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。從站系統(tǒng)則通過修改 EEPROM配置文件和設(shè)計(jì)中斷處理函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘同步功能。
　　另外，論文還設(shè)計(jì)了基于示波器和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的時(shí)鐘同步精度測(cè)試平臺(tái)，完成了對(duì)時(shí)鐘同步影響因素和系統(tǒng)性能的測(cè)試。論文中詳細(xì)分析和驗(yàn)證了系統(tǒng)延時(shí)函數(shù)精度和定時(shí)器精度等因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響，并給出了最優(yōu)的實(shí)現(xiàn)方案。系統(tǒng)性能測(cè)試方面，在SYNC0運(yùn)行周期固定的情況下，本文完成了對(duì)數(shù)據(jù)