多关节机器人在工业上已经得到了非常广泛的应用,并且以后会用在越来越多的其他领域。多轴控制系统作为多关节机器人的核心,发展也十分迅速。传统的多轴控制器体积比较庞大,扩展性不好。在工业4.0的时代,多轴控制系统也越来越智能,同时体积也在逐步减小,并且能够联网。EtherCAT现场总线是一种新兴工业实时以太网总线,经过多年的技术发展,在通讯速度,拓扑结构等领域已经具有非常独特的优势。本课题的工作主要是将EtherCAT现场总线技术应用在多轴控制系统中,利用其技术优势,进一步提高多轴控制器的扩展性和灵活性,使控制系统网络化。本课题首先分析了多轴控制系统的现状以及发展趋势,介绍了 EtherCAT现场总线技术,在此基础上,确立了多轴控制系统的开发架构以及开发方法。然后,课题设计完成了基于ET1100的通讯板。在此通讯板的基础上,使用STM32单片机作为EtherCAT应用层控制芯片,设计并完成了数字输入输出部分和模拟输入输出部分的软硬件。同时,为了达到工业现场的要求,设计着重考虑了安装的便利性,热插拔功能以及抗干扰性。接着,课题以实验室雕刻机为控制对象,以PC机作为EtherCAT主站,在主站上的TwinCAT软件中设计实现了雕刻机的正逆运动学算法,并设计实现人机界面。同时,课题使用ADS通讯接口与C#高级语言进行通讯,实现了数据的交互。为了更加方便实现人机交互,课题也基于.NET架构设计了人机界面,这样方便Windows平台对多轴系统的直接或者远程控制。最后,在雕刻机平台上对设计的多轴控制系统进行调试和实验,同时对多轴之间的同步性能进行测试,完成了雕刻机的单轴运动,点动运动,多轴联动以及示教运动,并且多轴之间的实时性在微秒级。