引言

基于     以太网   的     单片机   设备的控制与诊断结合先进的WEB技术与嵌入式技术，实现了PC与设备的直接跨平台的信息交互，这样PC就可以共享设备运行的信息，有效的实现对设备的控制与诊断。

1、基于以太网的电机控制与诊断的结构设计

基于以太网的单片机设备控制与诊断是以工业现场的     三相电   机为研究对象，其中包括对电机运行转速的     测量   与控制，对电枢     电流   的采集，采集电机电势参数，其他模相关拟量的采集。本设计的结构主体就是WEB技术与单片机和客户机的有机结合，建立电机设备的诊断与控制模型，其模型如图1所示。模型主要由客户机，网络和过程控制底层，即单片机嵌入式系统组成，这里采用TCP/IP协议作为嵌入式系统的通信协议，嵌入式系统的WEB服务器与客户机的WEB服务器进行信息交互，上传电机运行的参数，这样客户或是厂家均可通过网络实现对电机的控制与在线诊断。

2、系统硬件     电路   的实现

基于以太网的电机控制与诊断系统以C8051F020单片机作为嵌入式系统的     CPU   ，内嵌TCP/IP协议，以RTL8019AS作为网络通信芯片，通过控制采样     开关   采集电机参数和控制电机的转速，并通过RTL8019AS网卡将采集到的温度数据、转速数据、电流数据、     振动   数据、磁场数据上传到服务器，客户机通过服务器之间的交互，实现数据的共享，客户根据具体的需求，利用单片机本身产生SPWM，在     变频器   模拟量输入端输入0~10V或4~20mA信号，通过改变输入模拟量的大小控制变频器的输出频率调解变频器，控制电机转速，同时根据电机参数的数值，     监控   电机的运行和诊断电机的故障，其硬件电路框图如图2所示。

3、 以太网帧格式

以太网协议有两种，一种是IEEE802.2/IEEE802.3;另一种是以太网的封装格式。现代的操作系统均能同时支持这2种类型的协议格式，因此对我们来说只需要了解其中的一种就够了，特别是对单片机来说，不可能支持太多的协议格式。本系统采用IEEE802.3以太网协议，表1给出了以太网帧格式的封装形式。]

PR：同步位。

SD：分隔位。

DA：目的地址，以太网的地址为48位（6个字节）二进制地址，表明该帧传输给哪个网卡。

SA：源地址，48位，表明该帧的数据是哪个网卡发的，即发送端的网卡地址，同样是6个字节。

TYPE：类型字段，表明该帧的数据是什么类型的数据。

DATA：数据段，该段数据不能超过1500字节。

FCS:32位数据校验位。

4 、系统软件设计

本系统软件的实现包括系统     时钟   、     定时器   、网卡RTL8019AS的初始化，初始化ARP协议，TCP协议和HTTP协议等来完成对电机参数的接收和发送，然后由主程序循环查询rtl8019as看是否有新数据包到来。系统根据判断事件的标志，来读取电机的参数，如图3所示。其中事件的判断执行由单片机定时器中断来完成，它贯穿了程序的始末。如TCP序列号每隔20ms增加6250，ARP地址解析时候的重发请求，每隔0.5s重发1次，连续2次重发的请求没回应，则终止重发，认为这个IP地址不存。

ARP映射表管理，如果ARP地址映射表内所记录的MAC地址60s内没被使用，则从映射表中删除该条映射记录，进行自动更新。最后本控制系统的WEBSERVER界面如图4所示。

5 、结论

系统实现了基于8位单片机的TCP/IP协议的移植，并实现了网页数据传输功能和电机参数的查询和电机的控制，在这里应用仅仅是一个实例，且由于嵌入式以太网的价格低廉，相信在不久的将来一定会在工业领域得到更广泛的应用。

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