發(fā)布時間：2020-12-10 00:23

　　隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展,伺服系統(tǒng)在工業(yè)自動化領(lǐng)域開始發(fā)揮更重要的作用,市場需求不斷攀升。同時,日益復(fù)雜的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境對伺服控制技術(shù)提出了高速、高精的控制要求,傳統(tǒng)模擬量和脈沖控制方式已無法滿足需求。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展,特別是工業(yè)以太網(wǎng)的出現(xiàn),使伺服系統(tǒng)向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。工業(yè)以太網(wǎng)具有傳輸速度快、可靠性高、實時性好及精確同步等特點,備受國內(nèi)外伺服廠家的青睞。本文對伺服驅(qū)動器EtherCAT通信進(jìn)行研究,在深入分析EtherCAT協(xié)議基礎(chǔ)上,進(jìn)行了四軸伺服驅(qū)動EtherCAT通信部分軟硬件開發(fā),實現(xiàn)IgH開源主站。論文主要研究內(nèi)容如下:首先,分析了 EtherCAT協(xié)議及CiA402伺服與運動控制行規(guī)規(guī)范。其次,采用模塊化思想,基于LAN9252和STM32F407設(shè)計四軸伺服驅(qū)動EtherCAT通信部分硬件,詳細(xì)分析了涉及的通信接口和外圍電路。第三,對伺服從站之間同步性進(jìn)行研究,從理論上分析了初始偏移補(bǔ)償和時鐘漂移補(bǔ)償過程,對DC同步模式進(jìn)行改進(jìn),提高了系統(tǒng)同步性能。第四,采用層次化思想實現(xiàn)四軸伺服驅(qū)動EtherCAT通信軟件,包括驅(qū)動層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層,硬件驅(qū)動... 

【文章來源】：廣西大學(xué)廣西壯族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外伺服驅(qū)動器的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 實時工業(yè)以太網(wǎng)概述
    1.4 主流實時工業(yè)以太網(wǎng)介紹與比較
    1.5 國內(nèi)外EtherCAT技術(shù)應(yīng)用與研究現(xiàn)狀
    1.6 課題來源
    1.7 論文主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)
第二章 EtherCAT協(xié)議規(guī)范及原理
    2.1 EtherCAT系統(tǒng)組成
    2.2 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)及報文尋址方式
    2.3 通信模式
    2.4 從站同步模式
    2.5 分布時鐘機(jī)制
    2.6 EtherCAT狀態(tài)機(jī)及通信初始化
    2.7 本章小結(jié)
第三章 四軸伺服驅(qū)動EtherCAT從站硬件設(shè)計
    3.1 四軸伺服驅(qū)動EtherCAT從站硬件總體結(jié)構(gòu)
    3.2 協(xié)議處理模塊相關(guān)設(shè)計
        3.2.1 LAN9252從站控制芯片介紹
        3.2.2 網(wǎng)絡(luò)通信接口電路設(shè)計
        3.2.3 EEPROM存儲電路設(shè)計
        3.2.4 供電電路設(shè)計
        3.2.5 時鐘電路設(shè)計
        3.2.6 配置電路設(shè)計
    3.3 STM32與LAN9252的通信接口設(shè)計
    3.4 本章小結(jié)
第四章 四軸伺服驅(qū)動EtherCAT通信協(xié)議實現(xiàn)
    4.1 四軸伺服驅(qū)動EtherCAT通信協(xié)議框架
    4.2 LAN9252與STM32之間驅(qū)動程序設(shè)計
    4.3 EtherCAT狀態(tài)機(jī)設(shè)計與實現(xiàn)
    4.4 非周期性數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)
        4.4.1 發(fā)送郵箱服務(wù)
        4.4.2 接收郵箱服務(wù)
        4.4.3 CoE郵箱通信實現(xiàn)
    4.5 周期性數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)
        4.5.1 同步于輸入或輸出事件
        4.5.2 優(yōu)化DC同步模式
        4.5.3 過程數(shù)據(jù)PDO傳輸
    4.6 CoE對象字典設(shè)計
    4.7 應(yīng)用設(shè)計與實現(xiàn)
        4.7.1 CiA402行規(guī)狀態(tài)機(jī)實現(xiàn)
        4.7.2 控制模式設(shè)計與實現(xiàn)
    4.8 XML設(shè)備描述文件設(shè)計
    4.9 本章小結(jié)
第五章 系統(tǒng)測試與分析
    5.1 EtherCAT主站實現(xiàn)
        5.1.1 Xenomai/Linux系統(tǒng)構(gòu)建與測試
        5.1.2 EtherCAT主站架構(gòu)
        5.1.3 EtherCAT主站軟件安裝
    5.2 系統(tǒng)測試平臺搭建
    5.3 LAN9252與STM32之間數(shù)據(jù)傳輸測試
    5.4 四軸伺服驅(qū)動器EtherCAT通信功能測試
        5.4.1 EtherCAT狀態(tài)轉(zhuǎn)換測試
        5.4.2 過程數(shù)據(jù)（PDO）通信測試
        5.4.3 郵箱數(shù)據(jù)（SDO）通信測試
    5.5 四軸伺服驅(qū)動器EtherCAT通信性能測試
        5.5.1 實時性測試
        5.5.2 穩(wěn)定性測試
        5.5.3 同步性測試
    5.6 CiA402行規(guī)功率設(shè)備狀態(tài)機(jī)測試
    5.7 CiA402行規(guī)控制模式測試
        5.7.1 單軸速度控制模式測試
        5.7.2 單軸位置控制模式測試
        5.7.3 單節(jié)點四軸速度控制模式測試
    5.8 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：2907736