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《山东大学》 2007年
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一种基于标准以太网的实时同步网络研究

王金江  
【摘要】: 以太网已在互联网、办公网络和企业管理网络等领域获得了广泛的应用,其技术日臻成熟。以太网被广泛接受的事实,使其具有了在工业控制系统中应用的趋势和可能。工业以太网是将以太网技术应用到工业控制系统,并对其进行改进,以适应于工业控制系统需求而产生的一种控制网络技术。和现场总线相比具有安装成本低、传输速率快、支持服务类型多、用户基础广泛等突出的优点。但是目前工业以太网处于发展阶段依然存在许多不适应现场应用的缺陷,例如网络通讯协议缺乏实时性和确定性、缺乏通用的应用层协议以及网络节点间难以实现同步性等问题。 以高性能的运动控制模型分析得出网络化运动控制系统需要通信数据的高性能实时传输、以及快速的同步运动等要求。本文综述了以太网的实时性和同步性研究现状,分析目前几种常用的用于运动控制的工业以太网络,参考IEEE802.3协议以及国家标准《控制与驱动装置间实时串行通信数据链路》,提出了一种基于标准以太网的实时同步网络,给出了网络拓扑结构和工作方法。根据ISO/OSI七层模型,建立了实时同步网络的互连参考模型;制定了实时同步网络的报文结构及内容;给出了实时同步网络的通信时序、同步机制等。 分析了MAC_IP的工作原理,并划分各功能模块,选用硬件描述语言VerilogHDL,在开发工具QuartusⅡ设计了符合IEEE802.3协议的MAC_IP核,为以后符合实时同步网络的MAC_IP核的开发打下了坚实的基础。并对顶层模块、发送模块,接收模块、MAC控制模块以及物理层和主机(MCU)的接口以及CRC、CSMA/CD、Hash表等算法进行了详细说明。 具有以太网通讯能力的控制模块是开发工业以太网控制系统的基础,本文以基于实时同步网络的电机控制模块为例,详细地介绍了电源电路设计、以太网PHY接口设计、spi总线扩展接口设计、控制单元(MCU)、FPGA开发以及电机控制接口等,并给出了FPGA中QEP电路设计,说明了具有网络功能的控制模块的开发方法。并将开发的MAC IP核经编译综合后,下载到该电机控制模块中,经测试无错包、丢包现象,验证了该实时同步网络的开发的正确性。 最后对全文进行总结,并对实时同步网络下一步的研究工作如控制器端实时网络应用程序的解决方案、设备互操作性及应用层协议兼容性研究、组态应用软件的开发、开发基于该实时同步的具体应用等提出了自己的设想。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP393.11

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 叶东;周志炜;张飚;彭国茂;;基于FPGA的多路光电编码器数据采集系统[J];传感器与微系统;2006年05期
2 云利军;孙鹤旭;雷兆明;王炜;;运动控制网络的研究现状及发展趋势[J];控制工程;2006年04期
3 宋廷强,刘川来,周艳;SoC设计中WISHBONE片上总线的设计与开发[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2003年05期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 许俊;802.3快速以太网MAC层研究及其在FPGA的实现[D];电子科技大学;2005年
【共引文献】
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1 滕召胜;现代计量测试仪器的特点与发展方向[J];计量技术;2001年02期
2 江明,王龙明;总线型分布式微机数据采集系统[J];安徽机电学院学报;2001年02期
3 江明,王龙明,夏晓珍;PROFIBUS总线接口在智能仪表中的应用[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年04期
4 陈一飞;智能型遮阳控制系统的研究及构建[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年04期
5 章绍东;基于PROFIBUS现场总线的控制系统[J];半导体技术;2004年04期
6 刘浚锋,魏学业;一种基于CAN总线的铁路信号灯自动安全监测系统研究[J];北方交通大学学报;2003年06期
7 蔡方伟,吴章维,刘珧,魏成文;ControlNet/DeviceNet现场总线技术[J];宝钢技术;2001年06期
8 程金良;不同PLC之间的通讯技术实例[J];宝钢技术;2005年S1期
9 周娟,陈慧岩;CAN总线在军用车辆上的应用[J];车辆与动力技术;2001年04期
10 饶劲松,陈慧岩,何忠波;1553B总线在车辆动力传动一体化控制中的应用探讨[J];车辆与动力技术;2002年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨德伟;王华;;基于FPGA实现的以太网和E1的协议转换[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
2 戴戈;王勇;梁瑞海;姚纯清;;AB 1336 PLUS Ⅱ变频器在总线控制系统中的应用[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
3 朱剑平;李文耀;;二进制伪随机序列在环路延时测量中的应用[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(下册)[C];2008年
4 张国栋;;PROFIBUS现场总线实践中碰到的几个问题[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
5 胡冠山;李现明;;基于PROFIBUS现场总线的短纤维牵伸控制[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
6 杨春慧;杨大峰;;现场总线的发展与DeltaV控制系统[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
7 傅小强;周杰;;料粒生产线在线监控系统的设计开发[A];南方十三省(市、区)水电学会联络会暨学术交流会论文集[C];2007年
8 杨光友;程良明;苏旭武;张铮;;基于FPGA的PCB测试机硬件电路设计[A];2005年十二省区市机械工程学会学术年会论文集(湖北专集)[C];2005年
9 张爱萍;李京海;权万红;;PROFIBUS-DP现场总线在煤场堆取料机上的应用[A];河北冶金学会炼铁技术暨学术年会论文集[C];2007年
10 白广治;陈泉根;;十六位RISC_CPU的FPGA实现[A];第二届全国信息与电子工程学术交流会暨第十三届四川省电子学会曙光分会学术年会论文集[C];2006年
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1 刘栋良;永磁同步电机伺服系统非线性控制策略的研究[D];浙江大学;2005年
2 任雁铭;变电站计算机通信网络和系统的研究[D];华北电力大学;2000年
3 汤健彬;基于FF现场总线的FCS系统研究[D];浙江大学;2001年
4 陆宝春;支持敏捷制造的新一代控制系统理论、方法及应用研究[D];南京理工大学;2002年
5 骆志刚;开放系统中的实时性研究[D];电子科技大学;2001年
6 王鑫鑫;热力系统模拟进化新技术研究[D];清华大学;2003年
7 窦连旺;网络控制系统的建模、稳定性分析及其调度的研究[D];天津大学;2004年
8 范兴刚;网络控制系统若干通信网络实时特性研究[D];浙江大学;2004年
9 陈磊;从现场总线到工业以太网的实时性问题研究[D];浙江大学;2004年
10 陈晗斐;实时操作系统的若干关键问题研究[D];浙江大学;2004年
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1 黄颖;动力调谐陀螺仪数字再平衡回路的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2007年
2 王飞;微型电机变频驱动控制系统性能评价及实验的研究[D];北京化工大学;2007年
3 万文献;基于TMS320F2812的运动控制器的研究[D];河北工业大学;2007年
4 仇培铭;家庭网络核心SoC平台[D];青岛大学;2005年
5 杨万荣;分布式SCADA/DMS的前置机系统的研制[D];中国农业大学;2000年
6 刘建君;电力线载波扩频技术在住宅智能化中的应用[D];北京工业大学;2000年
7 阎仲亭;千吨级非晶带材生产线自动控制及计算机管理系统[D];北京工业大学;2000年
8 窦金生;基于FCS的船舶机舱智能监控系统的研究[D];上海海运学院;2000年
9 韦巍;以太网作现场总线的研究[D];广西大学;2001年
10 蔡丽;焦炉集气管压力智能控制系统[D];昆明理工大学;2001年
【同被引文献】
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1 赵祖康,徐石明;变电站自动化技术综述[J];电力自动化设备;2000年01期
2 徐立子;变电站自动化系统的分析和实施[J];电网技术;2000年05期
3 张浩平;现场总线网络的媒体访问控制技术[J];工业控制计算机;2002年07期
4 李桂丽,孙晓鹏,高晓峰;基于构件设计的思想[J];鞍山钢铁学院学报;2001年05期
5 陈慧敏;栗苹;张英文;孙建强;李昆;;CMOS图像传感器的研究新进展[J];半导体光电;2006年06期
6 陈学泉 ,关宇东;嵌入式TCP/IP协议单片机技术在网络通信中的应用[J];电子技术应用;2002年08期
7 邓爱华,胡蓉蓉,罗和安,陈小明;气相色谱直接进样法分析环己烷氧化废液中的有机酸[J];分析试验室;2002年02期
8 蓝玉龙;TCP/IP协议及其工作原理[J];广西民族学院学报(自然科学版);2000年02期
9 唐鸿儒,丁伟;现场智能设备实时管理系统设计[J];工业控制计算机;2000年04期
10 于新,王洪明,曾为民;远程数据采集系统的设计与实现[J];信息技术;2003年04期
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1 黄智宇;基于IEC61850的变电站网络通信及装置的研究[D];大连理工大学;2008年
2 陆洪毅;32位高性能嵌入式向量微处理器关键技术的研究与实现[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
3 李凤保;网络化测试系统及实时性研究[D];电子科技大学;2003年
4 陈磊;从现场总线到工业以太网的实时性问题研究[D];浙江大学;2004年
5 沈艳;分布式测试系统协作理论及其通信平台实时性研究[D];电子科技大学;2004年
6 付文君;机载遥感数据实时传输技术及其应用研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2006年
7 聂孟言;环糊精衍生物固定相气相色谱手性分离机理的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2000年
8 明德祥;面向网络仪器的统一时间支持体系研究[D];国防科学技术大学;2006年
9 周晓兵;基于TCP/IP网络的延时建模及网络先进PID控制器研究[D];上海大学;2006年
10 陈冰;基于时钟同步的网络化运动控制方法与实现[D];华中科技大学;2006年
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1 时雷春;基于IEC61850的变电站过程层采样值传输[D];华北电力大学(北京);2006年
2 鲁轶;网络控制系统的控制器设计与仿真研究[D];大连海事大学;2007年
3 刘喜军;色谱信号采集分析的研究与设计[D];大连理工大学;2000年
4 李灵华;一种高性能的数据采集接口卡的研究[D];辽宁师范大学;2001年
5 沈志伟;基于以太网的工业网络系统研究[D];浙江大学;2002年
6 陈长庚;以太网技术应用于工业现场总线时的高可靠性与实时性研究[D];浙江大学;2002年
7 柳文;ATM网实时通信的研究[D];广东工业大学;2002年
8 胡学桥;配位色谱在天然产物分离中的应用[D];合肥工业大学;2001年
9 沈冬;基于局域网的仪器网络[D];浙江大学;2003年
10 杨山;基于中值滤波和小波变换的图像去噪 [D];南京理工大学;2002年
【二级参考文献】
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1 应卓瑜,梁坚,邵亮,叶秀清;基于CPLD的辨向细分电路设计[J];传感技术学报;2005年01期
2 王君立,隗海林,刘琳;改善莫尔条纹细分精度的硬件实现[J];传感技术学报;2005年01期
3 高培军;基于FPGA的多种形式分频的设计与实现[J];今日电子;2004年05期
4 徐洪波,俞承芳;基于FPGA的以太网MAC子层协议设计实现[J];复旦学报(自然科学版);2004年01期
5 但永平,杨雷;基于FPGA的光栅尺信号智能接口模块[J];国外电子元器件;2004年12期
6 宋廷强,刘川来,周艳;SoC设计中WISHBONE片上总线的设计与开发[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2003年05期
7 王君立;李大一;刘琳;;莫尔条纹快速细分在光电轴角编码器中的应用[J];微细加工技术;2005年04期
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1 张妍;工业以太网及其实时特性的研究[D];河北工业大学;2005年
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1 赵杰,张凡;工业以太网技术应用与发展[J];仪器仪表用户;2004年01期
2 孙雪丰;工业以太网和现场总线技术相融合的控制系统[J];电气时代;2004年07期
3 羊文琤;渐入佳境的工业以太网——工业以太网在汽车焊接车间自动诊断及群控系统中的应用[J];现代制造;2004年30期
4 沈航,徐红泉,蔡慧,吴靖;工业以太网和现场总线[J];工业仪表与自动化装置;2005年01期
5 刘科;工业以太网实时通信技术及进展[J];工矿自动化;2005年03期
6 张杰;;工业以太网PROFINET革新制丝线的电控系统[J];现代制造;2007年S1期
7 霍恒裕;;一种Modbus/TCP工业以太网协议的结构[J];电脑知识与技术;2008年31期
8 黄月;;谈炼钢厂连铸机网络系统的分析[J];华章;2010年04期
9 熊育悦,赵哲身;工业以太网在控制系统中的应用前景[J];仪表技术;2002年03期
10 陆明浩;现场总线的发展趋向——工业以太网的应用[J];IB智能建筑与城市信息;2004年10期
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1 计宏;杜美明;;西门子PLC通过工业以太网读取继保数据的研究与应用[A];中国计量协会冶金分会2010年会论文集[C];2010年
2 王保中;涂亚庆;张丽娟;;工业以太网与CAN现场总线的应用方案探讨[A];2005年中国智能自动化会议论文集[C];2005年
3 徐年;王良松;张剑英;;基于嵌入式工业以太网的煤矿监控系统应用研究[A];第十七届全国煤矿自动化学术年会、中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2007年
4 成继勋;;研发新一代煤矿监控系统的若干新技术——现场总线、工业以太网和嵌入式计算机[A];第十四届全国煤矿自动化学术年会暨中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2004年
5 费敏锐;李力雄;;自动化领域的一些进展与评论[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年
6 彭杰;应启戛;;工业以太网应用分析[A];全国冶金自动化信息网年会论文集[C];2004年
7 周美娇;应启戛;彭杰;;用于过程控制的工业以太网通信模型[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
8 张金贵;;汽油发动机的装配试验及设备[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
9 张庆彬;战启芳;朴立华;;工业以太网技术及其发展[A];中国自动化学会全国第九届自动化新技术学术交流会论文集[C];2004年
10 董斌;;用工业以太网实现空压站之间的互相远程监控[A];第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C];2006年
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1 叶林海;Moxa倾力工业以太网络产业[N];中国计算机报;2003年
2 记者 韩勇;选择EtherNet/IP把握工业以太网先机[N];中国包装报;2005年
3 雍忠玮;工业以太网受关注[N];中国计算机报;2002年
4 天津水泥工业设计研究院教授 张卫民;当今自动化控制的热点——工业以太网[N];中国建材报;2005年
5 杜品圣;工业以太网:现场总线的未来?[N];机电商报;2005年
6 本报记者 夏雪;工业以太网市场前景可期罗克韦尔自动化全球副总裁中国布道[N];机电商报;2005年
7 策划报道:《一周电气》编辑部;工业以太网:现场总线的终结者?[N];机电商报;2005年
8 刘锬;“透明工厂型”工业以太网[N];计算机世界;2006年
9 缪学勤;实时以太网RIE的现状和未来[N];机电商报;2006年
10 张合泉 王加乐;北皂煤矿首建井下百兆工业以太网[N];科技日报;2006年
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1 张雷;工业以太网拓扑设计与优化研究[D];浙江大学;2012年
2 徐竟天;基于ARM9嵌入式和工业以太网的矿井瓦斯监控系统研究[D];西安科技大学;2011年
3 陈磊;从现场总线到工业以太网的实时性问题研究[D];浙江大学;2004年
4 吴修德;基于工业以太网的车间数字设备集成控制的关键技术研究[D];武汉理工大学;2007年
5 张勇;顶板动态监测集成技术研究[D];山东科技大学;2009年
6 杨林;基于工业以太网的运动控制系统关键技术研究[D];山东大学;2011年
7 云利军;网络化运动控制系统行为特性的研究[D];河北工业大学;2006年
8 李中伟;供配电线路自适应保护系统的算法与通信研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 王晓欣;交换式工业以太网与时间触发CAN总线系统的实时性研究[D];天津大学;2005年
10 丁信忠;基于工业以太网的总线型交流伺服系统关键技术研究[D];山东大学;2012年
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1 朱洪;工业以太网在控制领域的研究与应用[D];南京工业大学;2003年
2 蒋勇;工业以太网远程桥接系统的研究[D];重庆大学;2002年
3 徐毓军;基于工业以太网的电动执行机构的设计和开发[D];清华大学;2003年
4 孙磊;嵌入式以太网技术的研究[D];合肥工业大学;2004年
5 黄清宝;基于工业以太网的专家控制[D];广西大学;2004年
6 刘杨;基于工业以太网和OPC的乌河综合自动化监控系统集成研究[D];新疆大学;2010年
7 上官小晶;基于B&R(贝加莱)PCC的工业以太网硅钢片横剪机控制系统设计和实现[D];上海交通大学;2007年
8 白景春;嵌入式通讯采集器的研究与设计[D];大连理工大学;2005年
9 沈一波;工业以太网快速自愈技术的研究[D];浙江工业大学;2010年
10 赵联祥;基于以太网的工业控制系统的研究与应用[D];浙江大学;2004年
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