测量和控制是现代工业生产中不可或缺的两个重要部分。随着科学技术的发展,现场总线测控系统取代了传统的集中测控系统和集散型测控系统,成为主流的测控系统。现场总线技术是现代测控系统的通信基础,但传统的现场总线技术存在着标准不统一等缺点,制约了现场总线技术的发展。与传统现场总线相比,工业以太网具有标准统一、拓扑灵活、传输速度快等优点,逐步成为了现场总线技术发展的新方向。EtherCAT总线是目前速度最快的工业以太网,本文研究基于EtherCAT总线的分布式测控系统具有重要的意义。本文首先介绍了EtherCAT总线的工作原理及运行机制,在此基础上设计了基于EtherCAT总线的分布式测控系统总体结构。系统为一主多从的通信结构,主站为测控系统控制中心,管理主从站间EtherCAT总线通信功能并实现人机交互;从站接收并处理主站发送的EtherCAT数据帧并根据数据帧内容实现具体的测控任务。其次,完成了测控系统的硬件结构的设计。主站为装有NIC网卡的PC机,从站硬件为自主设计实现,包括通信板和测控板两部分。通信板设计方面,选用ET1100作为从站控制器,设计了以太网接口电路、PDI接口电路及ET1100外围电路;测控板设计方面,选用STM32F407作为从站微处理器,设计了开关量、脉冲量及模拟量输入测量及输出控制电路。在此基础上绘制PCB图并制作电路板。然后,完成了测控系统软件功能的设计。主站软件设计方面,采用软控制器TwinCAT作为主站控制器,设计了PLC控制程序和人机界面实现主站控制功能;设计设备描述文件,使主站获取从站配置及状态信息;从站软件设计包括通信功能软件设计和测控功能软件设计,通信功能软件由驱动层、EtherCAT协议栈和CoE协议三部分组成,测控功能软件则实现开关量、脉冲量和模拟量的输入测量和输出控制功能。最后,对测控系统进行实验,测试系统运行情况。使用液压式四球机搭建实验平台,通过抓包测试、实时性同步性测试和测控功能测试三项测试来检验测控系统实际工作性能。实验结果表明,该系统工作稳定,性能可靠,达到了预期目标。