随着我国加速深入实施智能制造战略,制造业不断朝着智能化、网络化、柔性化发展。运动控制系统作为工业装备的核心,须在满足自动化设备控制器开放性、高性能要求的同时符合现代制造智能化、系统化、网络化变革的需求。本文以全软件的理念开发设计了一款面向服务架构的开放式运动控制系统,通过层次化模块化的思想构建了与具体设备解耦,通用可拓展的开放式运动控制核心,同时基于SOA的思想以PLCopen运动控制标准为基础提供了全套的本地/远程运动控制服务接口。本文分析了目标运动控制系统的关键技术以及核心需求特征,设计了软件运动控制系统的整体实施框架,其中设计的数据传输层、运动控制层为本文运动控制系统的核心内容。同时根据软件控制系统的跨平台移植与实时性需求,针对不同的实时操作系统建立了统一的抽象层以提高控制系统的可移植性。为了从运动控制器内部提供对PLCopen运动控制标准的原生支持,本文开发了基于PLCopen运动控制标准的开放式运动规划内核,实现了标准定义的轴/轴组状态机,设计了详细的轴/轴组功能块接口运行流程及其状态反馈机制,并设计了总线驱动抽象接口以兼容不同的总线协议。本文复用了标准中轴组的概念,设计了设备运动抽象接口对各种CNC、机器人等进行高度抽象,实现了运动规划内核与具体制造设备构型的完全解耦,为本文运动控制系统提供良好的可拓展性与通用性能。基于内核对总线驱动抽象接口的设计,本文以主流的Ether CAT协议为例,开发了相应的主站模块以实现总线驱动抽象接口的具体功能,介绍了从站自动发现、自动配置、高精度时钟同步的实现原理与技术。通过Ether CAT主站的对内核总线驱动抽象接口的实例验证其抽象接口设计的合理性并完善了本文运动控制系统的功能结构。基于运动规划内核实现的功能,提供了PLCopen运动控制标准功能块接口的本地API库,并选用g Rpc进行了SOA拓展,允许用户在任一远端设备上使用任意语言访问本文运动控制系统提供的所有服务,实现了实时运动控制内核与远程运动控制应用的解耦。分别在不同的硬件平台以及实时操作系统上实现本文所设计的运动控制系统方案,并进行了充分的功能与性能测试。首先构建了多轴控制实验平台及基础性能量化指标测试系统,分别验证了控制系统Ether CAT主站性能和单轴控制功能。之后基于SOA架构开发了远端HMI界面,并使其全流程参与对实验室三轴CNC加工平台和SCARA机器人的轨迹插补、速度前瞻及加工测试,实验结果表明了该控制系统具有良好的实时性和可拓展性,能够适用并拓展到对多种设备构型的控制,符合开放式运动控制器的要求,同时SOA使得控制器易于操作、便于维护升级,能较好的与其他设备互联互通。