论文部分内容阅读
实时以太网技术克服了传统现场总线的缺点,在以数控系统为代表的工业自动化领域正得到越来越广泛的应用,已经成为现场总线技术发展的新阶段。开放、简洁、灵活、统一的应用层是实时以太网实现数据高效传输和不同标准间互通互联的前提。本文基于CANopen协议设计了EtherMAC实时以太网总线的应用层和基于EtherMAC从站的CANopen网关,并给出了实现方案。论文首先回顾了实时以太网技术的发展,分析了各主流实时以太网技术的特点及其应用层协议,指出了CANopen协议作为实时以太网应用层的优点。论文具体分析了CANopen协议框架和各关键子协议,分析了CAN总线的通信时间性能,指出CANopen协议从CAN总线走向工业以太网的必要性。论文介绍了EtherMAC实时以太网的通信原理,分析了数据链路层的优势及其现有应用层的不足。给出了基于CANopen协议实现EhterMAC应用层的整体方案及各个通信对象的实现方法和数据帧格式设计。论文在Windows操作系统环境下设计了基于CANopen协议的EtherMAC应用层主站。设计了主站的对象字典和网络启动流程,实现了PDO、SDO和EMCY报文的处理。论文分析了基于CANopen协议的EhterMAC从站软硬件功能并给出了实现方案,以及从站的对象字典和各种通信对象的处理方法。针对标准CANopen网络广泛的应用基础,提出了基于EtherMAC从站的CANopen网关即CANopen耦合器设计方案。并对与不同CANopen耦合器连接的各CANopen网络间的同步及由于单节点数据量增大造成的EtherMAC数据帧溢出等问题提出了解决方案。论文最后通过EtherMAC从站I/O模块对应用层设计进行了方案验证。使用菲仕公司的Ultract-TW系列电机作为CANopen标准从站联网调试,验证了网关设计方案。