EPL工业以太网的实时性研究及其应用

摘要

由于传统的以太网是面向商业用途,实时性能否满足工业控制的要求就成为以太网协议研究中首先要考虑的问题。本文选择EPL协议为研究对象,从协议的架构、实现方法、通信机理建模以及协议的应用等方面研究了该协议的实时性与可靠性。
　　本文首先研究了EPL协议在Windows和FPGA平台的具体实现过程,为该协议的实时性研究提供理论基础,然后提出了基于纯逻辑电路实现EPL的方法,论证了该方法能够有效减轻CPU的负担,消除传统方法中由于过分依赖CPU运行能力对实时性造成的影响,并利用纯逻辑语言实现了EPL协议的状态机部分。其次,针对两种拓扑结构的EPL网络,采用OPNET建立仿真模型,包括:进程模型、节点模型和网络模型,仿真分析了EPL通信过程中实时数据和非实时数据的端到端延迟影响因素,并得到了各因素与端到端通信延迟的关系曲线。最后,分析了制孔机器人对数据通信的特殊需求,基于EPL协议,设计运动控制卡。详细阐述了控制卡通信模块的设计过程,同时结合仿真分析结果,提出了一种提高EPL通信实时性的方法,根据制孔机器人的控制系统搭建实验平台,应用该方法,通过实验验证基于EPL的通信模块的实时性和稳定性。
　　上述研究结果表明,EPL工业以太网实时性要远远高于普通以太网;端到端延迟补偿方法能够有效提高EPL协议的实时性;基于EPL的通信模块完全能够满足制孔机器人控制系统的实时性和稳定性要求。

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缩略词

第一章 绪论

1.1网络化控制系统的发展现状

1.2 实时以太网协议简介

1.3 EPL通信协议简介

1.4 研究背景和意义

1.5 主要研究内容和论文结构

第二章 基于EPL协议的解析与实现

2.1 协议的整体架构

2.2 协议的实现过程

2.3 基于FPGA的纯逻辑电路实现

2.4 本章小结

第三章 EPL协议的实时性能仿真分析

3.1 EPL实时性研究内容

3.2 建立EPL网络仿真模型

3.3 实时性仿真分析

3.4 本章小结

第四章 基于EPL的多轴运动控制系统通信模块设计

4.1 制孔机器人控制方案确定

4.2 EPL通信模块设计

4.3 通信模块的实时性与可行性验证

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文