基于ethercat工业以太网现场控制系统主站设计与应用概述

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1、基于EtherCAT工业以太网现场控制系统主站设计与应用概述----毕业范文论文-->1绪论1.1课题的研究背景及意义随着控制技术、计算机技术、通信技术以及网络技术的发展，以太网以其传输速率高、数据量大、应用广泛、技术成熟、兼容性和开放性好等优点，弥补了传统现场总线的缺陷。从信息集成的角度出发，将现场总线与以太网相结合是企业实现“管控一体化”的最好方案。经过多年的努力，目前以太网技术已经广泛应用于工业自动化系统。其中，以基于普通工业以太网基础上延伸而来的实时以太网技术的不断完善和标准化，实时工业以太网总线技术己成为当前

2、工业现场总线技术的一个重要发展方向。工业以太网与传统的控制网络相比，工业以太网具有更广泛的应用性、丰富的软硬件资源，并且其支持所有的编程语言。另外基于工业以太网的控制系统、以通过简单的网络设备进行组网，可实现工业控制网络与办公自动化网络的无缝对接。在工业控制领域，工业以太网技术己经成为一个热门的研究课题。目前世界上比较成熟的工业以太网标准如下：Modbus/TCP、EtherNet/IP、Profmet、PoetforControlAutomationTechnology)标准总线以其卓越的优点正获得越来越多的产品研发

3、人员的青睐，该工业以太网标准是由德国BECKHOFF自动化公司开发设计的。……..1.2国内外研究现状1.2.1工业以太网研究现状国际电工委员会IEC幵始修订实时以太网(real-timeethemet,RTE)标准，目的在于推动工业控制领域的以太网通信技术的全面应用国外的企业及研究机构早在1995年左右就开始了对工业以太网的研究，然而国内对工业以太网技术的研究才刚刚幵始，目前也只是处于理论阶段。世界上成立了许多关于工业以太网的行业协会和组织，在欧洲，成立了以推广Ether在工业自动化领域和嵌入式系统领域的应用为目的联

4、盟IANOA。在美国，成立了工业以太网协会（IndustrialEtherAssociation，lEA),其目的在于推动建立工业控制领域的以太网通讯标准；目前，世界上各大公司以及标准组织所提出工业以太网标准协议主要有：Modbus/TCP、EtherNet/IP、Profi、EtherCAT以及我国研制的EPA等。我国于2005年02月自主研发的实时以太网EPA通信协议ReallimeEthemetEPA(EthemetforPlantAutomation)顺利通过IEC各国家委员会的投票，正式成为lEC/PAS62

5、409文件。在国家863计划的支持下，幵展了EPA(ethemetforplantautomation)技术的研究，由浙江大学、中国科学院沈阳自动化研究所、清华大学、大连理工等单位联合成立的工作组，经过3年多的努力，以高效、稳定、标准的以太网和UDP/1P协议的确定性通信调度策略为基础，将大量成熟网络信息技术应用于工业现场设备之间通讯[4],为适用于现场设备的实时工作建立起了一种全新的标准。……..2EtherCAT工业以太网总线技术介绍2.1工业以太网工业以太网，一般是指在技术上兼容商用以太网，但在设计相关产品时两者

6、是有所区别的，对于材料、产品的强度、实时性、互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性和适用性等方面要能满足工业现场需求。工业以太网开始在控制层网熬中逐渐占据主流位置，并且滲透到现场设备层网络[7~9]。工业以太网有以下几点技术优势：(1)以太网是一种全幵放、全数字化的网络，根据网络协议可以实现在水平层面上集成不同厂商的网络设备；(2)以太网可以实现控制网络与企业信息网络在垂直方向上的集成，形成企业级管控一体化的全开放网络；(3)通信速率高，当前广泛使用10M和100M快速以太网能够满足企业信息系统对通信网络带宽和性能要求

7、。在许多情况下，现场总线已经无法满足传输要求。目前千兆以太网技术己经逐渐成熟，并开始适用，10G以太网也正在研究当中。(4)可持续发展潜力大，用户在技术升级方面可以共享资源，而无需独自的研究投入，相比较，任何现有的现场总线技术都是无法达到的。……..2.2EtherCAT总线技术EtherCAT(EtherforControlAutomationTechnology)作为一种更为新型超高速总线，是2003年由德国BECHHOFF公司推出的一种可直达I/O层的实时以太网技术[13]。EtherCAT为系统以其高实时性和灵

8、活的拓扑结构为现场总线建立了新的标准，缩减了现场总线的使用成本。EtherCAT总线适用性非常广泛，任何带有标准以太网芯片的控制单元都可以作为EtherCAT主站。EtherCAT总线有灵活的拓扑结构、数据传输量大，高效高速，实时性强等突出特点。数据刷新周期短，可用于工业的现场的实时控制，1000个分布式I/O数据的刷新时间仅为3