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基于以太网的嵌入式运动控制系统的研究

作　者: 陈国龙
导　师: 邬惠峰
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 运动控制 EPL FPGA ARM 同步机制 实时性
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


随着现场总线技术的迅速发展、各种工业以太网标准的逐步建立，传统运动控制系统自身不易扩展、系统兼容性比较差和没有网络通信能力等不足，越来越不满足现代自控领域的发展需要，基于网络化的运动控制技术已经成为一种研究热点和发展趋势。而真正的实时工业以太网是在物理帧上，而非应用层上来改进传统商用以太网，现在比较主流的开源实时工业以太网技术——ETHERNET Powerlink网络技术的高实时性、稳定性和多种同步机制，适合应用于运动控制。本设计以嵌入式运动控制技术和FPGA技术为基础，通过建立基于ETHERNET Powerlink上位机通信网络，深刻剖析ETHERNETPowerlink协议机制，重点研究和设计系统从站的核心硬件并实现了主从通信软件的开发，从而构建了基于ETHERNET Powerlink网络嵌入式运动控制系统。该嵌入式运动控制系统采用多层架构设计，并提出了从站“通信模块+控制模块”分离的架构思想，即以“FPGA+ARM”为核心处理器来实现。从站的硬件部分主要由控制模块最小系统、驱动单元、反馈单元和通信模块等构成，主站软件按照CANOpen规范，通过PDO和SDO通讯功能，完成了主站测试软件的设计。在从站软件设计方面，详细分析了各模块程序的设计方法，实现了系统主从站间ETHERNET Powerlink通信和从站内部的SPI通信，为应用层控制任务的实施提供了通信基础，同时各类运动指令的设计的实现，为系统提供多种运动控制功能。最后提出了一种基于ETHERNET Powerlink多轴同步的方法和对光栅尺反馈信号进行了仿真处理搭建了基于ETHERNET Powerlink的嵌入式运动控制系统平台，进行了系统测试实验和分析，验证了系统设计的可行性，结果基本达到预期效果，为后面的工作打下很好的铺垫，最后本文结合当今运动控制领域的发展现状，对论文进行了总结与展望，并指出了该控制系统尚需研究和改进的问题。

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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