基于以太網(wǎng)器件的高性能工業(yè)現(xiàn)場總線FED

胡 星 郇 極 劉 喆

(北京航空航天大學 機械工程及自動化學院，北京100191)

近年來基于以太網(wǎng)的工業(yè)現(xiàn)場總線已經(jīng)成為工業(yè)控制設備現(xiàn)場總線的發(fā)展方向.國際電工委員會IEC于2007年頒布了10種基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線標準，如 EtherCAT，PROFINET，SERCOSⅢ等［1］.這些總線具有豐富的控制功能，能夠覆蓋從小規(guī)模自動化設備到超大規(guī)模自動化車間和工廠的應用需求.但是它們的技術(shù)使用難度較大，需要開發(fā)大量的驅(qū)動程序而且配置過程非常復雜.在工業(yè)自動化領(lǐng)域中，用于設備控制的現(xiàn)場總線占有很大的應用需求比例.例如:數(shù)控機床中數(shù)控系統(tǒng)與伺服裝置的通信，工業(yè)機器人控制系統(tǒng)與伺服裝置的通信，它們通常要求很高的通信速度和很高的通信可靠性，但是不要求很復雜的可配置性.適用于大規(guī)模車間和工廠的現(xiàn)場總線對于這些應用來說過于復雜，這類應用需要開發(fā)一種配置簡便、低成本、高可靠性的現(xiàn)場總線.以太網(wǎng)在計算機網(wǎng)絡領(lǐng)域中獲得了廣泛應用，強大的市場需求使其核心物理層器件得以大規(guī)模生產(chǎn)，在性能和成本方面顯示出極大的優(yōu)越性.因此本文提出一種基于以太網(wǎng)器件的工業(yè)現(xiàn)場總線FED(Fieldbus based on Ethernet Devices).FED 主要面向工業(yè)自動化設備，使用便捷無需復雜驅(qū)動程序，自動完成網(wǎng)絡的建立和通信的準備工作，能在底層網(wǎng)絡透明的情況下實現(xiàn)高速實時通信.

1 FED結(jié)構(gòu)和工作原理

工業(yè)以太網(wǎng)通常將ISO/OSI定義的標準7層通信模型簡化為3層模型，分別為物理層、數(shù)……