基于EtherCAT協(xié)議的高速工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)在提高生產(chǎn)效率、控制生產(chǎn)過(guò)程以及確保生產(chǎn)安全等工業(yè)控制和制造領(lǐng)域起著越來(lái)越重要的作用。然而，由于被控對(duì)象在地域上比較分散，而且控制設(shè)備對(duì)被控設(shè)備的監(jiān)控任務(wù)實(shí)時(shí)性要求高，工業(yè)控制領(lǐng)域迫切地需要一種分布實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)來(lái)完成監(jiān)控任務(wù)。在這種需求背景之下，基于EtherCAT協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它采用傳統(tǒng)以太網(wǎng)元器件，具有性?xún)r(jià)比高、傳輸距離長(zhǎng)、數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度大、傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，是目前被廣泛應(yīng)用在自動(dòng)化控制領(lǐng)

2、域的工業(yè)以太網(wǎng)之一。
　　本文設(shè)計(jì)了一種基于EtherCAT協(xié)議的工業(yè)以太網(wǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括一個(gè)主站和若干從站，其中主站采用UC/OS II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先從協(xié)議角度介紹了EtherCAT協(xié)議的技術(shù)架構(gòu)，分析它的基本工作原理。然后從軟硬件角度介紹了本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)基本構(gòu)造成分。系統(tǒng)分成主站和從站兩部分，其中主站由S3C6410處理器和通用網(wǎng)絡(luò)接口卡DM9000組成，從站由STM32F107處理器以及BECKHOFF公司

3、的ET1100芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為主站軟件設(shè)計(jì)和從站軟件設(shè)計(jì)。其中主站軟件設(shè)計(jì)給出了操作系統(tǒng)以及協(xié)議的初始化過(guò)程、過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸和郵箱數(shù)據(jù)傳輸。從站軟件設(shè)計(jì)包括從站狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)、過(guò)程數(shù)據(jù)處理流程和郵箱數(shù)據(jù)處理流程。接著，分析了過(guò)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性能，討論了對(duì)實(shí)時(shí)性能有影響的幾個(gè)因素，通過(guò)改進(jìn)部分過(guò)程的實(shí)現(xiàn)來(lái)提高傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性能。另外還討論了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，分析影響系統(tǒng)丟包率的因素。最后在設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)上測(cè)試過(guò)程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性能、丟包率以及