基于Ethernet POWERLINK的分布式時(shí)鐘同步研究及其在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、在信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)今，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已經(jīng)無法滿足工業(yè)控制系統(tǒng)的需求，工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中扮演著越來越重要的角色。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)具有通信速率高、開放性好、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、價(jià)格低廉和資源共享能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，能夠滿足工業(yè)控制系統(tǒng)中的通信要求。Ethernet POWERLINK是一種典型的工業(yè)以太網(wǎng)，其基于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，實(shí)時(shí)性能表現(xiàn)良好，并且該協(xié)議開源，適用于各種平臺(tái)，因此在工業(yè)控制領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。本文首先分析Etherne

2、tPOWERLINK協(xié)議的結(jié)構(gòu)、通信機(jī)制和性能等，然后設(shè)計(jì)一種基于ARM和FPGA的高性能運(yùn)算處理和實(shí)時(shí)通信的平臺(tái)，針對(duì)協(xié)議自身的缺陷，提出一種時(shí)鐘同步的改進(jìn)策略，最后設(shè)計(jì)一個(gè)Ethernet POWERLINK與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，并將優(yōu)化后的協(xié)議實(shí)現(xiàn)方案應(yīng)用到新一代集散控制系統(tǒng)中。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1)研究Ethernet POWERLINK網(wǎng)絡(luò)在多種平臺(tái)下的實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)研究在純Linux環(huán)境

3、和FPGA下的性能對(duì)比，設(shè)計(jì)基于高速ARM處理器的運(yùn)算處理單元，編寫適用于Ethernet POWERLINK的通用外部存儲(chǔ)單元的驅(qū)動(dòng)模塊，設(shè)計(jì)基于FPGA的實(shí)時(shí)通信單元，構(gòu)建AP-PCP結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)高性能的運(yùn)算處理和實(shí)時(shí)通信的Ethernet POWERLINK站點(diǎn)。
　　2)研究Ethernet POWERLINK的兩種時(shí)鐘同步機(jī)制，通過計(jì)算分析時(shí)鐘同步誤差產(chǎn)生的原因，針對(duì)誤差較大的缺點(diǎn)，提出減小誤差的方法。設(shè)計(jì)基于FPGA