传统的运动控制系统缺少网络通信，开放性与实时性不足及兼容性差等缺点，不能满足现代工业控制对实时性、稳定性及网络化的控制需求。由于实时工业以太网是应对工业控制实时性而提出的根本解决方案，与传统的现场总线相比，实时工业以太网现场总线具有性价比高、传输速度快、数据量大、可接入标准以太网端等优点。所以基于实时工业以太网的运动控制系统是现代工业控制的发展趋势。因此，本文在比较分析了各种实时以太网的基础上，开展了基于EtherCAT的多轴运动控制系统的研究。首先，采用倍福公司EtherCAT专用芯片ET1100设计一款基于EtherCAT的通用从站高速接口卡，实现基于EtherCAT的高速通信。并深入研究了EtherCAT技术的系统组成、协议规范、通信模式及EtherCAT伺服驱动协议CoE等，在此基础上，通过试验测试此高速接口板的实时性。其次，为了能够兼容EtherCAT通信接口卡，开展基于此接口卡的直流无刷伺服驱动器的研究和设计。本文在建立无刷直流电机的数学模型的基础上，并就PID进行理论推导。在此理论基础上，基于Microchip公司推出的专用控制芯片dsPIC33FJ128MC706A开发一款驱动功率可达120W的无刷直流驱动器。此无刷直流驱动器通过PID算法实现三环(速度环、位置环和电流环)控制，并通过实验测试三环控制性能。再次，本文在对多轴运动控制技术及工业以太网深入研究的基础上，以“M3352开发板”为嵌入式主站平台，引入目前主流的开源的嵌入式Linux系统，开展可以兼容EtherCAT接口的多轴运动控制器研究。考虑实时性，把应用程序加载到Linux内核空间运行，大大提高了程序运行的实时性。在此基础上，把电子功率驱动协议Cia402中基于EtherCAT的协议映射到主从站中，进而在EtherCAT通信的基础上实现了Canopen协议，并对位置控制与轨迹插补进行了研究。分析与比较三次B样条插补的两种插补策略。最后，在以上主从站软硬件系统基础上，本文还搭建了二维笛卡尔坐标系机械臂。为了测试系统的实时性及测试插补算法的有效性，本文在该机械臂上，进行圆周轨迹跟踪实验。验证了系统通信工作频率达到1KHz满足设计指标要求；本文采用的插补算法能有效的提高轨迹跟踪精度，使运动更为平滑。