【摘要】：近年來,隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,生產(chǎn)自動化在實際工作生產(chǎn)過程中所占的比例也逐年上升。應(yīng)用現(xiàn)場對數(shù)控設(shè)備的運動控制精度和靈活性等技術(shù)指標(biāo)的要求也隨之增高。目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)的現(xiàn)場總線技術(shù)雖然也隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐漸向分散化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展,但是仍存在著標(biāo)準(zhǔn)過多、兼容性差、成本高、速度較低等問題。難以滿足市場中對數(shù)控設(shè)備提出的高精度,高靈活性的要求。另外,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)興起,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)受到了廣泛的技術(shù)支持,得到了快速的發(fā)展。其應(yīng)用廣泛、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,成本低、速度快的特點逐漸被人們認(rèn)可。各大工業(yè)廠商也相繼推出了基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所開發(fā)的實時工業(yè)以太網(wǎng),并將其應(yīng)用于數(shù)控設(shè)備運動控制中,實現(xiàn)全新工業(yè)控制現(xiàn)場對數(shù)控設(shè)備的各種技術(shù)要求。但是大部分的實時工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)會使用專用的網(wǎng)絡(luò)芯片,開發(fā)成本較高。因此,開發(fā)一個實時高效并且能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高靈活性機(jī)械運動控制的運動控制方案是有必要的。本文在首先分析了傳統(tǒng)的總線運動控制系統(tǒng)的在發(fā)展過程中存在的缺點結(jié)合以太網(wǎng)通訊技術(shù)的優(yōu)點,提出了一種基于以太網(wǎng)通訊技術(shù)開發(fā)的實時運動控制方案。并對當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行深入研究,在UDP/IP通訊數(shù)據(jù)報的基礎(chǔ)上重新設(shè)計了控制數(shù)據(jù)報的通訊格式,用于實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的有效傳輸與反饋。使用FPGA+PHY的設(shè)計結(jié)構(gòu)實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸通訊功能。在FPGA中對網(wǎng)絡(luò)包進(jìn)行解包與封包處理并實現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)的提取。使用提取后的數(shù)據(jù)生成軸體運動控制所需要的波形,實現(xiàn)軸體的運動控制。最后,使用該通訊報格式,進(jìn)行控制數(shù)據(jù)的傳輸測試,并給出對應(yīng)的實驗結(jié)果。實驗結(jié)果表明,該設(shè)計具有較強(qiáng)的實時性與穩(wěn)定性,實現(xiàn)了設(shè)備的多軸運動控制,基本符合實際應(yīng)用的需求,并且解決了現(xiàn)有實時通訊技術(shù)應(yīng)用復(fù)雜,成本高等問題。為高性能的工業(yè)控制系統(tǒng)奠定了通訊技術(shù)的基礎(chǔ)。
[Abstract]:In recent years, with the continuous development of industrial technology, the proportion of production automation in the actual production process has increased year by year. The requirement of motion control precision and flexibility of numerical control equipment in the application field is also increased. Field bus technology, which is widely used in industry, has been widely used in industry, although it has gradually developed towards decentralization and networking, but there are still some problems such as too many standards, poor compatibility, high cost, low speed and so on. It is difficult to meet the demand of high precision and high flexibility for CNC equipment in the market. In addition, with the rise of network technology, network technology has been widely supported and developed rapidly. Its wide application, uniform standard, low cost and fast speed are gradually recognized by people. Each major industrial manufacturer has also developed real-time industrial Ethernet based on network technology and applied it to the motion control of NC equipment to realize all kinds of technical requirements of the new industrial control field for CNC equipment. But most real-time industrial Ethernet standards use dedicated network chips, which are expensive to develop. Therefore, it is necessary to develop a real-time and efficient motion control scheme with high precision and flexibility. In this paper, firstly, the shortcomings of the traditional bus motion control system in the development process and the advantages of Ethernet communication technology are analyzed, and a real-time motion control scheme based on Ethernet communication technology is proposed. The communication format of the control Datagram is redesigned on the basis of the UDP/IP Datagram, which is used to realize the effective transmission and feedback of the control data. The design structure of FPGA PHY is used to realize the function of real-time data transmission and communication. In FPGA, the network packets are unpacked and packets are processed and the application data are extracted. The extracted data is used to generate the waveform needed for the axis motion control, and the axis motion control is realized. Finally, the control data transmission test is carried out using the format of the packet, and the corresponding experimental results are given. The experimental results show that the design has strong real-time and stability, realizes the multi-axis motion control of the equipment, basically meets the needs of practical application, and solves the problems of complex application and high cost of the existing real-time communication technology. It lays the foundation of communication technology for high performance industrial control system.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP273;TP393.11

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本文編號：2366530