随着微电子技术和电力电子技术的发展，伺服运动控制系统已经从模拟控制发展到全数字控制，其性能不断提高，在工业机器人、数控机床等设备中获得了广泛应用.基于现场总线网络的伺服运动控制系统以其高可靠性、快速性和稳定性成为伺服运动控制系统的发展趋势。德国倍福公司提出的EtherCAT工业以太网技术在数据链路层采用了实时调度的软件核，并提供了过程数据传输的独立通道，提高了系统的实时性：该网络还具有灵活的拓扑结构，简单的系统配置，较低的构建成本等特点，适合应用于运动控制领域。目前，该网络受到了运动控制开发商的广泛关注。本文以海洋研究领域的造波机系统开发为背景，利用EtherCAT从站接口控制器ET1100和DSP芯片TMS320F28335开发了EtherCAT从站设备，构建了一主一从的EtherCAT网络结构实现了伺服系统精确的位置控制。论文首先对伺服运动控制系统的概念、特点进行了介绍，对其各个组成部分进行了详细分析，并结合实践经验给出了自己的观点，就目前广泛应用于网络运动控制中的两种总线网络进行了介绍。其次，详细分析了EtherCAT网络的原理、技术特点及主从站关键技术。结合本文的系统设计，介绍了1公司最新推出的用于1业控制的DSP片-TMS320F28335，分析了系统设计中用到的几个运动控制模块与通讯模块，并给出了相应寄存器配置。最后在对EtherCAT网络和DSP芯片TMS320F28335研究基础上，开发了EtherCAT从站设备，避免了造波机系统中脉冲+方向位置控制方式长线传输的缺点，给出了开发系统的总体框架及主从站实现的关键细节，并给出了相应的实验结论。本设计充分发挥了EtherCAT工业以太网络实时数据传输的功能和TMS320F28335 DSP芯片运动控制功能，实现了运动系统高精度的位置控制。
上传时间： 2022-06-01
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随着工业制造精度的不断提高，传统总线越来越多的表现出速度慢、数据量小的缺点。另一方面，一种将计算机网络应用于工业控制的总线技术越来越受到关注，这就是工业以太网。EtherCAT是一种基于修改以太网协议的工业以太网，在数据链路层使用ISO/IEC802.3协议，数据帧类型为特定类型；在网络层和传输层采用特定协议代替TCP/IP协议。目前，EtherCAT是速度最快、实时性最好的工业以太网协议之一。本文提出了基于UC/OSIⅡ的EtherCAT主站实现的具体方法。首先，从协议层面分析EtherCAT，对数据链路层、网络层和应用层协议进行分析。其次，通过对嵌入式平台的设计，确保主站系统的实时性。创造性的提出了一个UC/OSIⅡ系统下具有微秒级别精度的时间模块；同时设计了基于中断接收数据的DM9000的网卡驱动。最后，根据协议分层构架提出了一套嵌入式的EtherCAT主站软件ECOU（EtherCAT Over UC/OS），并对主站底层和软件进行了功能和性能测试。ECOU是一个实施于UC/OSIⅡ的EtherCAT主站。作为嵌入式EtherCAT主站，它的实施更加灵活；同时由于UC/OSIⅡ是实时操作系统，ECOU的性能也得到了很大的提高。关键词：工业以太网；UC/OSIⅡ；EtherCAT；微秒级别时间模块；主站
上传时间： 2022-06-30
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