ethercat网络控制系统中的实时性研究

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1、学校代号：10532学密号：S11021116级：公开湖南大学硕士学位论文EtherCAT网络控制系统中的实时性研究ResearchontheReal．TimeofEtherC虹’NetworkControlSystemByDAIJunliangB．E．(HunanUniversity)201AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringMechanicalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanU

2、niversitySupervisorProfessorWANGWengeMay，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：蠢噍k日期：矽怖(月多日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许

3、论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在一年解密后适用本授权书。2、不保密团。(请在以上相应方框内打“4”)作者签名：导师签名蚕谯良日期：沁f中年6月岁日日期：么L岬年6月7日EtherCAT网络控制系统中的实时性研究摘要实时性是控制系统的一个重要技术指标，特别是对于网络控制系统，因为通信网络参与了现场层的控制，对实时性的要求更为严格。目前，工业以太网相比其他通信网络具有更低的成本、更高的通信速率和更好的兼容性，已经被广泛应用

4、，而EtherCAT工业以太网相比其他工业以太网在性能上更为优越。因此，以EtherCAT工业以太网控制系统为对象，研究实时性显得十分必要。因为从站间传输延时是整个网络通信延时中很重要的一部分且较复杂，所以对EtherCAT网络控制中从站间的传输延时进行了研究。而在各类控制任务中，伺服同步运动控制对实时性的要求最高，所以重点研究伺服系统中的实时性，主要研究伺服轴数对通信延时的影响。首先，分析各类控制任务对实时性的要求，得出伺服同步运动控制对实时性的要求最高。介绍典型工业实时以太网技术，对比分析各类工业以太网的性能，说明EtherCAT工业以太网的优越性，分析

5、EtherCAT技术。其次，根据EtherCAT从站物理层接口的两种类型一MII和EBUS，按照数据帧传递的往返两个方向，提出将从站间的传输延时分为八类，分析各类传输延时的组成部分，研究出理论计算方法。然后，分析伺服运动控制系统的体系结构，得出实时性要求，即采用集中式结构时，整个网络的通信延时必须小于位置环的周期。分析通信延时由数据帧形成所需时间、主站接收和转发数据帧延时时间、从站节点延时、电缆延时四部分组成，研究各部分延时的理论计算方法。同时，针对企业实际项目的要求，估算出在满足实时性要求的情况下最多配置的伺服轴数。最后，通过实验测试，验证了从站间传输延时

6、、通信延时理论分析的正确性。为组建网络控制系统，计算从站间传输延时、估算伺服轴数提供了可行性的分析方法。关键词：实时性；EtherCAT工业以太网；通信延时；伺服控制II硕士学位论文AbstractReal-timeperformanceisanimportanttechnicalindexofthecontrolsystem，especiallyforthenetworkedcontrolsystems，becauseofthecommunicationnetworkinthefieldcontrollayer，therequirementstoreal-

7、timeismorestringent．Atpresent，comparingtoothercommunicationnetworktheindustrialEthernetwithlowercost，highercommunicationspeedandbettercompatibility，hasbeenwidelyused，andcomparingtootherindustrialEthemetEtherCATIndustrialEthernetismoresuperiorintheperformance．Therefore，theEtherCATIn

8、dustrialEthernetControlSys