基于EtherCAT协议的PLC系统从站设计和实现

摘要

在工业自动化领域,随着制造精度的不断提高和工业控制技术的革新,传统的现场总线因为速度慢,数据容量小,传输距离短等先天不足,导致在工业领域的应用急需一种新的可替代的工业总线方案。此时,技术人员开发了工业以太网技术。与传统现场总线相比,工业以太网由于其具有数据传输效率高,速度快,兼容性好,以及数据量大等优点,现已广泛应用于各种工业自动化控制领域。EtherCAT是由德国 BECKHOFF公司开发和设计的一种实时的,高效的工业以太网技术。它经过修改标准的以太网协议基础上而成,主要应用于数据链路层的 ISO/IEC802.3协议。同时,它还对以太网的网络层和传输层的 TCP/IP协议用特定的协议进行替换,目的是实现一种速度快的,实时性好的工业以太网。为了实现用户根据实际需要而定义的各种操作而设计的一类采用可编程的存储器,并且利用这类存储器,完成存储和执行内部存储程序的系统就是PLC系统。
　　本论文中,基于 EtherCAT协议设计和开发了一款 PLC系统从站。一方面,利用了 EtherCAT协议传输速率高,数据容量大,传输距离远,兼容性好等优点;另一方面,也结合现今最好的基于 ARM微处理器平台的PLC系统来开发实现。论文中详细分析了系统从站的硬件和软件的设计原理和实现,并对从站系统进行了测试和分析。根据测试的结果可知,本论文中设计的从站系统的硬件正常工作,从站软件成功实现与主站的数据通信,数据通信时延为370微秒。并且,从站系统通信的丢包率测试结果为零,从站系统的通信可靠性和稳定性都很好。

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第1章 绪 论

1.1课题来源及研究的意义

1.2 EtherCAT概述及国内外发展概况

1.3 PLC系统从站概述

1.4 本文的主要研究内容

第2章 EtherCAT协议分析

2.1 引言

2.2 EtherCAT系统组成

2.3 EtherCAT协议数据链路层分析

2.4 EtherCAT协议应用层分析

2.5 本章小结

第3章 基于EtherCAT的PLC从站硬件和软件设计

3.1引言

3.2 PLC从站硬件设计和分析

3.3 PLC系统从站组成设计和分析

3.4 PLC从站软件设计和分析

3.5 物理层PDI接口模块设计

3.6 应用层定时器模块

3.7 应用层中断模块

3.8 应用层对象字典模块

3.9 本章小结

第4章 PLC从站软件平台测试

4.1 引言

4.2 物理层PDI模块测试

4.3 应用层定时器模块测试

4.4 应用层中断模块测试

4.5 PLC系统从站性能测试

4.6 本章小结

结论

参考文献

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致谢

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