隨著現代工業的不斷發展,伺服系統在工業自動化領域開始發揮更重要的作用,市場需求不斷攀升。同時,日益復雜的工業應用環境對伺服控制技術提出了高速、高精的控制要求,傳統模擬量和脈沖控制方式已無法滿足需求。隨著現代通信技術的不斷發展,特別是工業以太網的出現,使伺服系統向著數字化、網絡化的方向發展。工業以太網具有傳輸速度快、可靠性高、實時性好及精確同步等特點,備受國內外伺服廠家的青睞。本文對伺服驅動器EtherCAT通信進行研究,在深入分析EtherCAT協議基礎上,進行了四軸伺服驅動EtherCAT通信部分軟硬件開發,實現IgH開源主站。論文主要研究內容如下:首先,分析了 EtherCAT協議及CiA402伺服與運動控制行規規范。其次,采用模塊化思想,基于LAN9252和STM32F407設計四軸伺服驅動EtherCAT通信部分硬件,詳細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行研究,從理論上分析了初始偏移補償和時鐘漂移補償過程,對DC同步模式進行改進,提高了系統同步性能。第四,采用層次化思想實現四軸伺服驅動EtherCAT通信軟件,包括驅動層、數據鏈路層和應用層,硬件驅動... 

【文章來源】：廣西大學廣西壯族自治區 211工程院校

【文章頁數】：112 頁

【學位級別】：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 國內外伺服驅動器的發展現狀
    1.3 實時工業以太網概述
    1.4 主流實時工業以太網介紹與比較
    1.5 國內外EtherCAT技術應用與研究現狀
    1.6 課題來源
    1.7 論文主要內容與結構
第二章 EtherCAT協議規范及原理
    2.1 EtherCAT系統組成
    2.2 數據幀結構及報文尋址方式
    2.3 通信模式
    2.4 從站同步模式
    2.5 分布時鐘機制
    2.6 EtherCAT狀態機及通信初始化
    2.7 本章小結
第三章 四軸伺服驅動EtherCAT從站硬件設計
    3.1 四軸伺服驅動EtherCAT從站硬件總體結構
    3.2 協議處理模塊相關設計
        3.2.1 LAN9252從站控制芯片介紹
        3.2.2 網絡通信接口電路設計
        3.2.3 EEPROM存儲電路設計
        3.2.4 供電電路設計
        3.2.5 時鐘電路設計
        3.2.6 配置電路設計
    3.3 STM32與LAN9252的通信接口設計
    3.4 本章小結
第四章 四軸伺服驅動EtherCAT通信協議實現
    4.1 四軸伺服驅動EtherCAT通信協議框架
    4.2 LAN9252與STM32之間驅動程序設計
    4.3 EtherCAT狀態機設計與實現
    4.4 非周期性數據通信實現
        4.4.1 發送郵箱服務
        4.4.2 接收郵箱服務
        4.4.3 CoE郵箱通信實現
    4.5 周期性數據通信實現
        4.5.1 同步于輸入或輸出事件
        4.5.2 優化DC同步模式
        4.5.3 過程數據PDO傳輸
    4.6 CoE對象字典設計
    4.7 應用設計與實現
        4.7.1 CiA402行規狀態機實現
        4.7.2 控制模式設計與實現
    4.8 XML設備描述文件設計
    4.9 本章小結
第五章 系統測試與分析
    5.1 EtherCAT主站實現
        5.1.1 Xenomai/Linux系統構建與測試
        5.1.2 EtherCAT主站架構
        5.1.3 EtherCAT主站軟件安裝
    5.2 系統測試平臺搭建
    5.3 LAN9252與STM32之間數據傳輸測試
    5.4 四軸伺服驅動器EtherCAT通信功能測試
        5.4.1 EtherCAT狀態轉換測試
        5.4.2 過程數據（PDO）通信測試
        5.4.3 郵箱數據（SDO）通信測試
    5.5 四軸伺服驅動器EtherCAT通信性能測試
        5.5.1 實時性測試
        5.5.2 穩定性測試
        5.5.3 同步性測試
    5.6 CiA402行規功率設備狀態機測試
    5.7 CiA402行規控制模式測試
        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 單節點四軸速度控制模式測試
    5.8 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發表的學術論文



本文編號：2907736