工业以太网EtherCAT的嵌入式主从站设计与实现-控制工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Dissertation Submitted to Zhejiang University of Technology for the Degree of Master The Design and Implementation of Embedded Master-Slave Station Based on Industrial Ethernet EtherCAT Candidate: Xu Lintao Advisor: Professor Xu Jianming College of Information Engineering Zhejiang University of Technology Dec.2015 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的 学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、必威体育官网网址□，在_ _年解密后适用本授权书。 2、不必威体育官网网址□。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 浙江 浙江工业大学硕士学位论文 工业以太网 EtherCAT 的嵌入式主从站设计与实现 摘 要 近年来随着工业 4.0 的提出，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方 向发展。自动化程度的不断提高，对于现场总线的数据传输能力、各个设备和协议间的兼 容性有了更高的要求。以太网技术以其具备的低成本、高可靠性及高数据传输速度等的特 性逐渐替代传统现场总线。因此，世界各大自动化厂商都根据自身的需求和特点开发出不 同的工业以太网行业标准。其中由德国倍福开发的 EtherCAT 现场总线技术以其卓越的技 术获得了越来越多厂家的青睐。 本文在研究工业以太网技术、EtherCAT 通信协议及其应用的基础上，基于 ARM 架构 的嵌入式 linux 系统的高度可定制性，提出了一种嵌入式 EtherCAT 系统的设计实现方案。 本文的主要研究内容和成果如下： 1. 简要分析 EtherCAT 通信原理和系统结构，然后分别从物理层、链路层和应用层， 阐述 EtherCAT 的协议规范。 2. 提出一种基于 CoDeSys 软 PLC 与嵌入式 Linux 相结合的 EtherCAT 主站控制平台方 案。详细介绍嵌入式 Linux 系统的移植过程，并将 CoDeSys 的实时运行系统运行于嵌入式 Linux 系统平台上。 3. 采用 STM32 和 ET1200 为主控芯片，设计 EtherCAT 通信控制板硬件电路。设计软 件协议栈，包括控制程序主函数、控制程序初始化函数以及控制程序的数据循环处理函数 三部分。编写基于 ET1200 的从站设备的描述文件。 4. 利用开发的主站、从站以及 Omron 驱动器搭建一个基于 EtherCAT 网络的运动控制 实验装置。并在 CoDeSys 环境中设计一个简单的三轴数控系统控制程序。 5. 对研究工作进行总结，并对进一步的研究提出一些展望。 关键词：以太网，EtherCAT，ARM，CoDeSys，嵌入式 i THE DESING AND IMPLEMENTATION OF EMBEDDED MASTER-SLAVE STATION BASED INDUSTRIAL ETHERNET ETHERCAT ABSTRACT In recent years, along with Industry 4.0 proposed, industrial control automation technology is developing in direction of intelligent, network and integration. Since the constant improvement of the degree of automation, there are the higher request for the field bus in the data transmission