EtherCAT网络及其伺服运动控制系统研究

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要随着微电子技术和电力电子技术的发展，伺服运动控制系统已经从模拟控制发展到全数字控制，其性能不断提高，在工业机器人、数控机床等设备中获得了广泛应用。基于现场总线网络的伺服运动控制系统以其高可靠性、快速性和稳定性成为伺服运动控制系统的发展趋势。德国倍福公司提出的EtherCAT212业以太网技术在数据链路层采用了实时调度的软件核，并提供了过程数据传输的独立通道，提高了系统的实时性；该网络还具有灵活的拓扑结构，简单的系统配置，较低的构建成本等特点，适合应用于运动控制领域。目前，该

2、网络受到了运动控制开发商的广泛关注。本文以海洋研究领域的造波机系统开发为背景，利用EtherCAT从站接口控制器ETl100和DSP芯片TMS320F28335开发了EtherCAT从站设备，构建了一主一从的Eme妃AT网络结构实现了伺服系统精确的位置控制。论文首先对伺服运动控制系统的概念、特点进行了介绍，对其各个组成部分进行了详细分析，并结合实践经验给出了自己的观点，就目前广泛应用于网络运动控制中的两种总线网络进行了介绍。其次，详细分析了EtherCAT网络的原理、技术特点及主从站关键技术。结合本文

3、的系统设计，介绍了TI公司最新推出的用于工业控制的DSP芯片—_TMS320F28335，分析了系统设计中用到的几个运动控制模块与通讯模块，并给出了相应寄存器配置。．最后在对EtherCAT网络和DSP芯片TMS320F28335研究基础上，开发了EtherCAT从站设备，避免了造波机系统中脉冲+方向位置控制方式长线传输的缺点，给出了开发系统的总体框架及主从站实现的关键细节，并给出了相应的实验结论。本设计充分发挥了EtherCAT工业以太网络实时数据传输的功能和聊S320F28335DSP芯片运动控制

4、功能，实现了运动系统高精度的位置控制。关键词：伺服运动控制；EtherCAT；TMS320F28335；DSP；造波机EtherCAT网络及其伺服运动控制系统研究TheStudyonEtherCATNetworkandServoMotionControlSystemAbstractAsthedevelopmentofmicro—electronicsandpowerelectronicstechnology，sel'vomotioncontrolsystemhaddevelopedfromanalog

5、controltodigitalcontrol，whichperformanceisimprovingcontinuously，isusedwidelyindifferentfield，suchasindustryrobot,NCandSOon．Servomotioncontrolsystembasedonfieldbustechnologyisbecomingthedevelopmenttrendbecauseofitsreliability，highspeedandstability．EtherC

6、AT，introducedbyBeckhoff,isanindustryEthernet．Ondatalinklayer,EtherCATadoptsreal-timesoftcore，andusesindependentchannelsforprocessdatatransmission，whichimprovingthereal-timequalityofthesystem．Thenetworkalsohasthecharacteristicsofflexibletopology，simplesy

7、stemconfigurationandlowcostofconstruction,whichisfitformotioncontrolsystem．Nowthenetworkhasattractedlotsofindustryeqmpmentdevelopers．Thispaperisbasedonthedevelopmentofwave-makersysteminsearesearch,developingaslavedevicebyusingEtherCATslavecontrollerETl1

8、00andDSPTMS320F28335，achievingaccutatepositioncontrolusingtheone—masterandone—slaveEtherCATstructure．Inthisarticle，firstly,theconceptandcharacteristicsofsel-vOmotioncontrolsystemareintroduced，thecompositionofitisanalyzed，andgiveo