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数控技术是制造业实现现代化的战略性基础技术,同时也是提高国家综合国力和国防现代化的基础技术。对于具有高实时性、高性能要求的开放式数控系统,特别重要和关键的接口是控制器和驱动器之间的运动控制接口。伴随着数字伺服装置的出现和发展,模拟接口已经完全不适应驱动技术的发展,如何实现控制单元与数字伺服装置之间的数据通信成为一个关键问题,即必须为控制单元和数字伺服装置之间配备合适的数字接口。高速串行实时通信是未来CNC控制技术的发展方向和新的研究热点。数控系统的开放性又要求通信接口具备开放性。目前在这一领域,国内厂商和研究机构还未能成功开发出与国外主流技术相媲美的高速实时通信接口网络。为打破国外先进技术的垄断,掌握自主知识产权,推动我国数控水平的发展,针对当前数控系统在实时性、可靠性和开放性等方面所存在的问题,我们实验室在国家政策的支持下并联合相关企业开始了基于数字伺服现场总线技术的开放式数控系统的研究工作。
本文对基于高速串行实时通信协议的现场接口网络的设计与应用进行了研究。在先前已经研发的高速串行实时通信协议的基础上,重点探讨了如何实现控制单元与数字伺服装置、控制单元与IO设备之间的高实时性、高可靠性的数据通信。主要研究工作包括:规划设计现场接口网络的主站、伺服从站、IO从站硬件平台;规划设计现场接口网络的通信协议;将现场接口网络应用到实际数控系统中去;测试并提出了现场接口网络的运行指标。