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随着工业和以太网技术的迅速发展以及工业现场实时性能的要求，基于以太网的工业控制系统以其高可靠性、快速性和稳定性成为工业控制现场总线技术的一个重要发展方向。德国倍福公司提出了提升工业以太网实时性的技术解决方案——EtheCAT实时以太网技术。它提高了运动控制系统的实时性，具备灵活网络的拓扑结构，优越的网络性能，系统配置简单，具有高速、高有效数据率等特点，适合应用于运动控制领域。目前，EtherCAT实时以太网技术受到了工业自动化运动控制开发商的广泛接受。本文从理论研究和产品开发的角度出发，利用从站控制器ET1200芯片和PIC18F单片机开发了基于EtherCAT总线技术的ESM-2从站模块。
论文首先研究了EtherCAT实时以太网技术，包括EtherCAT技术的系统组成，工作原理，网络拓扑结构，EtherCAT协议，分布时钟以及EtherCAT从站控制器芯片等。其次，结合从站模块的功能和EtherCAT实时以太网通讯的要求，在深入研究ET1200芯片和PIC18F单片机的基础上，完成了基于EtherCAT总线技术的从站模块ESM-2的硬件设计。ESM-2从站模块硬件电路的设计分为物理层模块、数据链路层从站控制器模块和应用层微处理器控制模块三部分。物理层模块包括MII接口电路和EBUS/LVDS接口电路的设计；数据链路层从站控制器模块的硬件设计包括：EtherCAT从站控制器电路、EEPROM电路、时钟源电路、电源电路；应用层微处理器控制模块的硬件电路设计包括：PIC单片机最小系统的设计、输入输出电路的设计，在线程序下载电路的设计。然后，在学习TwinCAT软件、CoDeSys软件和MPLAB软件的基础上为ESM-2从站模块编写相应的软件程序。软件设计分为两部分：描述ESM-2从站模块的XML配置文件和ESM-2从站模块驱动程序的设计。最后，完成了对ESM-2从站模块的调试和应用。采用CoDeSys软件加载一个EtherCAT Master做软主站，ESM-2从站模块做从站，搭建主从站控制系统测试平台，结合网络报文分析工具Wireshark，抓取传输的数据帧，并对采集到的数据进行分析。通过分析传输的数据帧，验证ESM-2从站模块支持EtherCAT数据帧，并验证了ESM-2从站模块的稳定性和可靠性。通过结合其它模块对立体仓库进行实时控制，验证了ESM-2从站模块能够应用到立体仓库的控制系统中。