伺服控制系统以太网接口的应用研究

发布时间：2017-03-19 06:02

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【摘要】：本文根据实验室计划研制下一代伺服控制系统的情况,通过分析实验室现存的伺服控制系统通信接口存在的弊端,并结合以太网技术在工业控制领域的发展现状,提出改进实验室伺服控制系统通信接口的研究课题。其中,论文的主要工作有:(1)指出了实验室传统使用的现在RS422通信的弊端,分析了以太网技术在工业控制上进行应用的可行性和优势;(2)对比了几种常用的工业以太网技术,分析了各自的优缺点,选择了一种合适的工业以太网技术Ether Net/IP作为研究的重点。详细介绍了Ether Net/IP技术的通信原理,着重介绍了Ether Net/IP解决CSMA/CD机制的传输不确定性问题;(3)参与设计了下一代的伺服控制卡,选择TI的双核芯片F28M36作为主控芯片,并使用平台作为Ether Net/IP的从站硬件平台,详细介绍了作者设计的控制卡通信接口部分;(4)基于ODVA的Ether Net/IP的从站设计规范,选择了设计总体方法。采用RTOS+嵌入式TCP/IP协议栈+CIP示例源码+网络芯片驱动的方式进行逐层移植。然后分别移植了嵌入式操作系统u C/OS-II,嵌入式TCP/IP协议lwip,CIP示例代码ENet IP_EC以及网络芯片驱动。(5)通过对于设计的从站进行的测试,分别测试了TCP和UDP通道,以及Ether Net/IP协议的测试,证明了从站移植的有效性,通过测试对比RS422不同波特率通信的实时性,证明了网口通信在实时性上的优越性,此外测试了一款嵌入式Ether Net/IP转串口的模块EIP341L。论文基于实验室采用自制驱动器因而最终需要购买商业工业以太网代码实现主从站的现实,以改进伺服控制卡通信接口为出发点,以实现工业以太网从站的硬件平台和软件移植为目的,最终设计了第一代的伺服控制卡以及Ether Net/IP从站,整个设计在软件和硬件上,都保证了设计各模块的可替代性和通用性。论文最后指出了设计的不足,并提出了改进的意见。
【关键词】：工业以太网 Ether Net/IP 伺服控制 通信接口
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(光电技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TP393.11
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-27
• 1.1 课题背景及意义10-11
• 1.2 工业以太网国内外现状及发展趋势11-16
• 1.2.1 以太网技术的发展概述与优势12-13
• 1.2.2 以太网的工作原理和不足13-14
• 1.2.3 以太网在工业控制中的应用14-15
• 1.2.4 工业以太网的发展现状15-16
• 1.3 几种主流的工业以太网技术16-22
• 1.3.1 几种实时的工业以太网的比较21-22
• 1.4 工业以太网对于现实问题的解决22-25
• 1.5 论文主要内容及章节安排25-27
• 2 Ether Net/IP协议分析研究27-42
• 2.1 Ether Net/IP协议的结构模型27-29
• 2.2 Ether Net/IP的对象模型29-30
• 2.3 Ether Net/IP数据传输30-32
• 2.4 Ether Net/IP数据封装32-33
• 2.5 Ether Net/IP实时性33-41
• 2.5.1 网络通信技术的发展34-37
• 2.5.2 双通道传输37-38
• 2.5.3 CIP motion运动控制规范38-41
• 2.6 本章小结41-42
• 3 Ether Net/IP从站的设计42-70
• 3.1 系统总体设计42-44
• 3.2 从站硬件平台设计44-48
• 3.2.1 主控芯片F28M36P63C244-45
• 3.2.2 通信模块设计45-48
• 3.3 从站软件设计48-69
• 3.3.1 Ether Net/IP从站的结构48-49
• 3.3.2 嵌入式操作系统的移植49-53
• 3.3.3 嵌入式TCP/IP协议的移植53-64
• 3.3.4 应用层协议CIP的移植64-69
• 3.4 本章小结69-70
• 4 从站移植的测试及网络芯片的使用70-92
• 4.1 Ether Net/IP从站测试70-87
• 4.1.1 功能测试73-78
• 4.1.2 实时性78-87
• 4.2 EIP3L模块测试87-90
• 4.4 本章小结90
• 4.5 全文总结与展望90-92
• 参考文献92-95
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果95-96
• 附录96-100

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中国期刊全文数据库 前10条

1 ;能够提高动作精度的伺服控制装置[J];国外自动化;1981年04期

2 董选明,裘丽华,邵华平;伺服控制系统的过流报警保护电路设计[J];电子技术应用;1999年08期

3 于向东;光电纠偏伺服控制系统的分析与设计[J];检验检疫科学;2000年01期

4 翁建元,李树广;数字PID调节器在伺服控制系统中的应用[J];华东电力;2003年11期

5 许

本文编号：255597