随着现代制造业的飞速发展,普通数控系统(Computerized NumericalControl,CNC)在机械加工中的自动化程度不高,网络化缺乏等局限性日益突出,数控系统的功能扩展成为数控技术发展的一个重要方向,本项目研究的目的就是建立一种高可靠性、网络化、复合化的数控系统体系结构,使其更好的适应现代制造业网络化、集成化的发展趋势。目前国内外对数控系统的研究主要是开发多轴联动数控系统,并取得了很多成果,但在我国,多轴联动数控系统的应用相对较少,占企业现有数控装备的70.1%是“普通型”和“经济型”数控机床,扩展应用在这些数控机床上的数控系统的功能具有非常实际的意义。同时由于微电子技术、通信技术、计算机技术的飞速发展,CAN(Controller Area Network,CAN)现场总线技术作为一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信局域网络,已广泛应用于控制系统之间的数据通信。因此本课题结合CAN总线技术,以KND-K1000MII型数控系统作为主数控系统,以KND-KOS系统作为从数控系统,设计基于CAN总线的主从式数控系统,即主数控系统在工作过程中通过CAN总线接口与从数控系统进行信息交换。本文主要研究内容如下:首先,在分析主从数控系统现有硬件和软件基础上,根据所要实现的功能,提出主从数控系统总件设计方案。其次,选用STC89C516RD+单片机作为从数控系统控制芯片,仔细分析原有硬件电路中D/A输出模块,串口通信模块,存储器扩展模块,输入输出模块的设计原理,设计了CAN通信接口电路,并将所有电路模块融合为一体,运用PADS2005软件完成了电路板的原理图设计和PCB板设计,电路板做好后对电路中各个模块的功能均已调试成功。对系统硬件抗干扰技术方面应注意的问题进行了说明。再次,在分析从数控系统软件设计的基础上,从功能模块化的角度分别实现了操作面板消息流程设计和CAN通信程序设计。研究了圆弧插补算法的实现和误差情况。CAN通信程序设计实现了CAN底层协议中的CAN总线控制器SJA1000的初始化、发送接收与中断处理程序设计,同时介绍了广州周立功单片机有限公司制定的应用层协议—iCAN协议。最后,提出将主从数控系统应用到配链式刀库的加工中心的设计思想,分析了主从数控系统在加工中心中的各自的功能分配,解释了从数控系统作为链式刀库的定位轴的优势,阐述了主从数控系统的控制过程,分析了iCAN协议在该加工中心的帧结构和具体应用。