数控系统高性能现场总线技术是确保数控系统高速、高精、开放式及智能化的关键技术。目前国外的现场总线已形成多家标准和产品竞争与共存的态势，而国内尚无成熟的技术与产品，对国内数控系统的发展形成很大障碍。同时，由于各种现场总线设计时面向的领域不同，所以不能完全满足数控系统的通信要求，无法直接应用于数控系统。基于此，本论文开展了数控系统高性能现场总线及其关键技术研究与实现的工作，以解决数控系统中装置间高效实时、高精度同步、可靠通信等重要问题。具体内容如下：　　 1.数控系统通信特点理论分析与试验。在分析开放式数控系统特点及系统结构的基础上，总结出数控系统的通信特点。结合数控系统的加工目标，在理论上分析了数控系统对现场总线的高效实时、时间同步性和可靠性通信要求，并通过试验验证了该理论分析的有效性。　　 2.数控系统现场总线高效实时通信机制研究与实现。针对数控系统对现场总线的实时性和效率要求，提出了两种特殊情况下的解决方案。一种是在分析采用菊花链拓扑结构的实时以太网中，应用时间槽调度协议的效率问题的基础上，提出了一种全双工高效实时协议。另一种是在分析传统重传通信机制的实时性和效率的基础上，设计了一种基于硬件链路层重发机制的高效可靠通信的机制。同时给出理论分析和实验结果，证明了其较高的效率，能够满足高档数控系统的应用需求。　　 3.数控系统现场总线高精度时钟同步机制研究与实现。针对数控系统对现场总线通信的同步性要求，在分析了数控系统通信网络结构和通信特点的基础上，提出一种新的现场总线时钟同步协议。基于此协议设计了面向数控系统应用的时钟同步机制。将以该机制设计的现场总线应用到数控系统中，通过实验测出其具有较高的时钟同步精度，从而满足数控系统的应用需求。　　 4.数控系统现场总线可靠通信机制研究与实现。针对数控系统的高可靠通信要求，在分析了数控系统加工精度与可靠通信关系的基础上，设计了一种现场总线可靠通信机制。并通过建立可靠性评价指标和概率统计方法，对该机制的可靠性进行了数学分析。通过仿真实验和实际电磁干扰测试，验证了理论分析结果的正确性和有效性。该理论研究和实验结果，对数控系统通信的可靠性设计和分析具有重要的指导作用。　　 5.数控系统高性能现场总线SSB-Ⅲ的设计与实现。在突破前述所研究数控系统现场总线关键技术的基础上，采用软硬件协同设计技术，设计了数控系统高性能现场总线，并开发出相应的数据链路层协议芯片。该现场总线由高档数控国家工程研究中心命名为SSB-Ⅲ，已成功应用到国家科技重大专项中。文中给出的对比数据说明SSB-Ⅲ比前代产品SSB-Ⅱ在性能上有质的飞跃，达到了与国外同类产品性能相当的水平。　　 6.数控系统现场总线SSB-Ⅲ的应用技术研究。现场总线在数控系统中的应用，为一些新的控制技术提供了可能。基于此，本章着重研究了两个基于现场总线的数控系统高精度加工的问题。第一个提出了一种基于现场总线的分布式交叉耦合控制方法；第二个提出了一种新的基于现场总线的双轴协调控制方法。两种方法都利用现场总线，将单轴位置环控制器下移到伺服驱动器中实现。理论分析及实验结果证明这种方法的优点及可行性。本章研究为基于现场总线的高精度控制技术提供了新的探索思路。