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运功控制技术在工业设备控制中有广泛的应用,它包括关系到国家工业整体水平的数控系统技术和其它行业设备控制的通用运动控制技术。近年来随着以太网技术的发展,工业以太网正逐渐成为运动控制平台的发展方向。本文以实时以太网运动控制总线为研究对象,在课题组前期提出的实时以太网协议EtherMAC的基础上,对实时以太网可靠性理论、基于CANOpen的应用层协议、前向纠错技术的应用和EtherMAC的环型冗余网络进行了研究。对工业以太网的可靠性和功能安全的理论进行了研究。计算并比较了不同拓扑结构下的各种网络的可靠度,环型冗余的拓扑结构具有最高的可靠性。在正常误码率的情况下的对数据包出错概率进行了计算,得出工业以太网必须具有检错或纠错能力的结论。研究了IEC61508和IEC61784中规定的可能导致工业以太网失效的错误和相应的预防措施,分析了主流的安全总线的所采取的安全措施。设计了基于CANOpen的EtherMAC的应用层,使得应用层协议具有更好的可升级和可扩展性。设计了EtherMAC数据帧的结构,在应用层中通过序列号、CRC校验和紧急对象来处理网络的通信故障,提高了EtherMAC通讯的可靠性。分析了适用于通信系统的不同的检错和纠错模型,将前向纠错的方式作为EtherMAC的纠错系统。研究了RS(15,11)纠错编码,并将其通过硬件描述语言Verilog在硬件电路中得到了实现。将纠错编码嵌入到了EtherMAC协议中,在基于标准的以太网数据帧的情况下通过底层硬件实现了网络的快速前向纠错功能,提高了EtherMAC网络的数据容错率。提出了一种环型冗余网络EtherMAC-Ring,研究了网络系统中节点的同步问题,通过分布时钟实现了节点间的同步。提出了环型网络中数据冗余的实现方法,研究了环型网络中某处连接出现故障后,网络继续运行并实现同步的机制。提出了基于FPGA的从站实现方案。搭建了EtherMAC-Ring的原型系统并对其同步性能进行了测试。最后对全文做了总结,并对工业以太网的发展做了展望。