【摘 要】
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数控机床的高速、高精和高可靠性依赖于通信链路的通信实时性、并行处理的同步性和通信的可靠性。现场总线已成为自动化技术的集成组件,通过大量的实践检验和测试,如今已被广
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数控机床的高速、高精和高可靠性依赖于通信链路的通信实时性、并行处理的同步性和通信的可靠性。现场总线已成为自动化技术的集成组件,通过大量的实践检验和测试,如今已被广泛应用。采用工业以太网作为现场总线的数控系统越来越普及,现场总线在整个数控系统中起到了举足轻重的作用。数控系统中现场总线的安全性和可靠性将直接影响整个数控系统的安全性和可靠性。因此研究工业以太网测试的方法具有重要意义。为此,找到一种有效的方法,在不对整个数控系统造成干扰的前提下,合理准确地检测现场总线,并能衡量和检验现场总线性能,进行评估尤为关键。本文选择POWERLINK和EtherCAT两种工业以太网总线作为代表,研究了这两种总线的通信机制。针对使用上述两种总线的数控系统,提出一种非介入式的测试方案。硬件方面,设计实现了一套基于FPGA(现场可编程门阵列)的下位机硬件板卡,用来对现场总线链路层数据及相关信息进行采集捕获。软件方面,研究了Windows平台下的以太网数据包捕获引擎WinPcap架构及其在.NET平台下的一个优秀的封装库SharpPcap,并对Wireshark工具进行了定制。此外,还设计实现了软件结构,采用C#编写,基于.NET4.0实现。使用SharpPcap作为链路层数据包捕获引擎,操作底层驱动,获取硬件上传的数据包；编写了数据包解析处理算法,对捕获到的数据进行处理分析。最后,在搭建的被测系统上应用此测试平台,实现了在不对被测系统造成影响的前提下获取总线数据和相关信息。在软件平台上分析处理这些数据,最终实现解析出链路层和应用层数据,得到性能相关参数,生成测试报表,实现对总线的测试分析。
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