基于以太網(wǎng)的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)研究.pdf

1、目前國產(chǎn)數(shù)控裝置與伺服驅(qū)動之間的接口仍然采用 “脈沖量或模擬量接口”標(biāo)準(zhǔn)，不能滿足高速高精數(shù)控系統(tǒng)的通信要求，已經(jīng)成為高檔數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要瓶頸。而國外高檔數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部各模塊之間的通信大都采用數(shù)字式現(xiàn)場總線，解決了通信瓶頸問題。但是這些現(xiàn)場總線多采用專用的硬件設(shè)備，技術(shù)保密，互不兼容，開發(fā)成本高。相對而言，以太網(wǎng)技術(shù)成熟、開放性好、兼容性強(qiáng)、成本低。因此將以太網(wǎng)技術(shù)引入數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場級實(shí)時通信與同步是我國下一代高檔數(shù)控系統(tǒng)的

2、重要研究內(nèi)容，論文圍繞這個主題展開以下研究。 研究了國外主流數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議、分析了它們用于數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線存在的優(yōu)缺點(diǎn)。提出了基于以太網(wǎng)透明模型的數(shù)控系統(tǒng)分級實(shí)時通信與同步體系結(jié)構(gòu)。 針對數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線的硬實(shí)時通信和精確時間同步要求，將實(shí)時通信和同步操作結(jié)合起來，提出了一種實(shí)時通信和精確時間同步算法，在通信周期不變的基礎(chǔ)上完成了精確時間同步功能。 基于實(shí)時通信和精確時間同步算法，提出了

3、一種實(shí)時通信和精確時間同步協(xié)議，并研究了總線傳輸及可靠性通信技術(shù)。設(shè)計(jì)了具體的實(shí)現(xiàn)方案，使實(shí)時通信和同步操作成為一個和諧的整體，達(dá)到互相兼顧、避免干擾和減輕負(fù)載的目的。 提出了一種基于混合任務(wù)模型的動態(tài)現(xiàn)場總線調(diào)度算法，有效地解決了包含周期實(shí)時任務(wù)、非周期實(shí)時任務(wù)、非實(shí)時任務(wù)和分時任務(wù)在內(nèi)的混合任務(wù)系統(tǒng)在現(xiàn)場總線中的動態(tài)多處理器實(shí)時調(diào)度問題。建立了數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線的任務(wù)模型及任務(wù)的形式化描述，設(shè)計(jì)了基于任務(wù)層次關(guān)系和截止時間特性