导　　师： 张舞杰;谢长贵

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 传统现场总线由于分类标准繁多无法统一、传输数据量小等缺点越来越难以满足不断发展的工业控制需求，基于以太网技术的工业现场总线逐渐成为一个重要的发展方向。EtherCAT是一种实时可靠的工业现场总线技术，具有系统结构简单、传输速度快、效率高等优点。本论文设计了一套EtherCAT主站协议栈的完整方案，分别使用RTX和Xenomai实时扩展内核提升了Windows和Linux两个系统平台下主站系统的实时性能，并提出一种时钟漂移补偿计算方法提高了主从系统间的同步精度。　　本文首先研究了EtherCAT总线协议，深入解析物理层、数据链路层和应用层多个协议要点，包括物理传输标准、数据帧结构、寻址方式、通信服务命令、分布时钟、状态机、存储同步管理通道以及CoE协议。　　通过对EtherCAT协议和主从站通信需求的深入分析，实现了由主站协议栈和网络通信硬件组成的EtherCAT主站系统。主站协议栈根据功能划分为四个模块：协议配置模块、通信运行模块、网络驱动模块和应用层接口模块。各模块根据设计要求互相配合，实现从站各状态下配置协议通道、控制从站状态转换、在从站运行期间收发过程数据帧控制从站输出的功能。　　深入研究了EtherCAT主站系统实时性和同步性关键技术。为弥补Windows以及Linux系统实时性的不足，文本引入Windows实时扩展子系统RTX和Linux实时扩展内核Xenomai，完成系统对实时协议栈和实时网络通信的配置。同时为满足工业控制对主从设备同步运动的需求，测量从站设备关键时间量配置分布时钟，提出一种主从站时钟漂移实时补偿的同步方法，优化了EtherCAT主从站设备之间的同步性能。　　最后论文针对功能性、实时性、同步性和稳定性四个方面，设计实验并验证了主站系统。连接高创伺服驱动器从站设备搭建�

关 键 词： 协议 实时主站系统 时钟同步 漂移补偿 状态转换

领　　域： [] []