四轴伺服驱动器EtherCAT通信协议研究与实现
发布时间：2020-12-10 00:23
随着现代工业的不断发展,伺服系统在工业自动化领域开始发挥更重要的作用,市场需求不断攀升。同时,日益复杂的工业应用环境对伺服控制技术提出了高速、高精的控制要求,传统模拟量和脉冲控制方式已无法满足需求。随着现代通信技术的不断发展,特别是工业以太网的出现,使伺服系统向着数字化、网络化的方向发展。工业以太网具有传输速度快、可靠性高、实时性好及精确同步等特点,备受国内外伺服厂家的青睐。本文对伺服驱动器EtherCAT通信进行研究,在深入分析EtherCAT协议基础上,进行了四轴伺服驱动EtherCAT通信部分软硬件开发,实现IgH开源主站。论文主要研究内容如下:首先,分析了 EtherCAT协议及CiA402伺服与运动控制行规规范。其次,采用模块化思想,基于LAN9252和STM32F407设计四轴伺服驱动EtherCAT通信部分硬件,详细分析了涉及的通信接口和外围电路。第三,对伺服从站之间同步性进行研究,从理论上分析了初始偏移补偿和时钟漂移补偿过程,对DC同步模式进行改进,提高了系统同步性能。第四,采用层次化思想实现四轴伺服驱动EtherCAT通信软件,包括驱动层、数据链路层和应用层,硬件驱动...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外伺服驱动器的发展现状
1.3 实时工业以太网概述
1.4 主流实时工业以太网介绍与比较
1.5 国内外EtherCAT技术应用与研究现状
1.6 课题来源
1.7 论文主要内容与结构
第二章 EtherCAT协议规范及原理
2.1 EtherCAT系统组成
2.2 数据帧结构及报文寻址方式
2.3 通信模式
2.4 从站同步模式
2.5 分布时钟机制
2.6 EtherCAT状态机及通信初始化
2.7 本章小结
第三章 四轴伺服驱动EtherCAT从站硬件设计
3.1 四轴伺服驱动EtherCAT从站硬件总体结构
3.2 协议处理模块相关设计
3.2.1 LAN9252从站控制芯片介绍
3.2.2 网络通信接口电路设计
3.2.3 EEPROM存储电路设计
3.2.4 供电电路设计
3.2.5 时钟电路设计
3.2.6 配置电路设计
3.3 STM32与LAN9252的通信接口设计
3.4 本章小结
第四章 四轴伺服驱动EtherCAT通信协议实现
4.1 四轴伺服驱动EtherCAT通信协议框架
4.2 LAN9252与STM32之间驱动程序设计
4.3 EtherCAT状态机设计与实现
4.4 非周期性数据通信实现
4.4.1 发送邮箱服务
4.4.2 接收邮箱服务
4.4.3 CoE邮箱通信实现
4.5 周期性数据通信实现
4.5.1 同步于输入或输出事件
4.5.2 优化DC同步模式
4.5.3 过程数据PDO传输
4.6 CoE对象字典设计
4.7 应用设计与实现
4.7.1 CiA402行规状态机实现
4.7.2 控制模式设计与实现
4.8 XML设备描述文件设计
4.9 本章小结
第五章 系统测试与分析
5.1 EtherCAT主站实现
5.1.1 Xenomai/Linux系统构建与测试
5.1.2 EtherCAT主站架构
5.1.3 EtherCAT主站软件安装
5.2 系统测试平台搭建
5.3 LAN9252与STM32之间数据传输测试
5.4 四轴伺服驱动器EtherCAT通信功能测试
5.4.1 EtherCAT状态转换测试
5.4.2 过程数据（PDO）通信测试
5.4.3 邮箱数据（SDO）通信测试
5.5 四轴伺服驱动器EtherCAT通信性能测试
5.5.1 实时性测试
5.5.2 稳定性测试
5.5.3 同步性测试
5.6 CiA402行规功率设备状态机测试
5.7 CiA402行规控制模式测试
5.7.1 单轴速度控制模式测试
5.7.2 单轴位置控制模式测试
5.7.3 单节点四轴速度控制模式测试
5.8 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：2907736
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外伺服驱动器的发展现状
1.3 实时工业以太网概述
1.4 主流实时工业以太网介绍与比较
1.5 国内外EtherCAT技术应用与研究现状
1.6 课题来源
1.7 论文主要内容与结构
第二章 EtherCAT协议规范及原理
2.1 EtherCAT系统组成
2.2 数据帧结构及报文寻址方式
2.3 通信模式
2.4 从站同步模式
2.5 分布时钟机制
2.6 EtherCAT状态机及通信初始化
2.7 本章小结
第三章 四轴伺服驱动EtherCAT从站硬件设计
3.1 四轴伺服驱动EtherCAT从站硬件总体结构
3.2 协议处理模块相关设计
3.2.1 LAN9252从站控制芯片介绍
3.2.2 网络通信接口电路设计
3.2.3 EEPROM存储电路设计
3.2.4 供电电路设计
3.2.5 时钟电路设计
3.2.6 配置电路设计
3.3 STM32与LAN9252的通信接口设计
3.4 本章小结
第四章 四轴伺服驱动EtherCAT通信协议实现
4.1 四轴伺服驱动EtherCAT通信协议框架
4.2 LAN9252与STM32之间驱动程序设计
4.3 EtherCAT状态机设计与实现
4.4 非周期性数据通信实现
4.4.1 发送邮箱服务
4.4.2 接收邮箱服务
4.4.3 CoE邮箱通信实现
4.5 周期性数据通信实现
4.5.1 同步于输入或输出事件
4.5.2 优化DC同步模式
4.5.3 过程数据PDO传输
4.6 CoE对象字典设计
4.7 应用设计与实现
4.7.1 CiA402行规状态机实现
4.7.2 控制模式设计与实现
4.8 XML设备描述文件设计
4.9 本章小结
第五章 系统测试与分析
5.1 EtherCAT主站实现
5.1.1 Xenomai/Linux系统构建与测试
5.1.2 EtherCAT主站架构
5.1.3 EtherCAT主站软件安装
5.2 系统测试平台搭建
5.3 LAN9252与STM32之间数据传输测试
5.4 四轴伺服驱动器EtherCAT通信功能测试
5.4.1 EtherCAT状态转换测试
5.4.2 过程数据（PDO）通信测试
5.4.3 邮箱数据（SDO）通信测试
5.5 四轴伺服驱动器EtherCAT通信性能测试
5.5.1 实时性测试
5.5.2 稳定性测试
5.5.3 同步性测试
5.6 CiA402行规功率设备状态机测试
5.7 CiA402行规控制模式测试
5.7.1 单轴速度控制模式测试
5.7.2 单轴位置控制模式测试
5.7.3 单节点四轴速度控制模式测试
5.8 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
本文编号：2907736
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2907736.html
