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基于EtherCAT波高数据采集系统的研究
资料介绍
EtherCAT技术是由德国Beckhoff自动化公司开发的可直达I/O层的实时工业以太网，是目前最快的工业以太网总线。随着数据采集系统的要求逐步提高，传统的RS-485、USB等通信方式不能满足需要，因此，把数据采集技术与实时以太网相结合应用于工业领域是一种新的发展趋势。
鉴于EtherCAT卓越性能，本文依据大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室对波浪高度采集的需要，设计研发了一款基于EtherCAT总线的波高数据采集系统，系统采用16位PIC单片机作为核心控制器。整个系统为主从式网络结构，主站采用具有普通网卡的PC机，从站由从站控制器和从站设备组成。此种设计方案不仅实现了传统意义上的数据采集，而且适用于范围广、距离长、采集点多的分布式数据采集。又因EtherCAT协议整个数据帧的存取处理过程都是由专用接口芯片ET1100完成，不需要复杂的编解码过程，所以更适用于对速率有很高要求的领域。
论文首先对EtherCAT协议规范和网络通信原理给以简明介绍，论述了采集系统组成以及整体设计方案。其次，给出了数据采集系统的硬件设计，在此部分讨论了芯片选型问题，结合整体设计方案对采集系统的每个模块的设计原理进行详细阐述。再次，是数据采集系统的软件设计部分，主要包括主站实现和从站程序。主站采用TwinCAT软件对从站进行配置，并设计了主站数据采集界面。从站程序主要包括从站协议程序和数据采集控制程序。最后对数据采集系统进行了实验室验证，分别采集了标准信号和现有浪高仪信号的时域波形，试验结果表明：系统基本满足实际波高采集的要求。
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