基于以太網(wǎng)的數(shù)控系統(tǒng)數(shù)字接口技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)控系統(tǒng)的開放式、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的發(fā)展趨勢，要求數(shù)控系統(tǒng)和各執(zhí)行模塊之間采用廉價、開放、穩(wěn)定的數(shù)字接口網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。以太網(wǎng)是商用網(wǎng)絡(luò)的事實標(biāo)準(zhǔn)，具有技術(shù)成熟、開放性好、兼容性強、成本低的特點，非常有希望成為這種數(shù)字接口的標(biāo)準(zhǔn)，但存在大量問題有待解決。本文針對以太網(wǎng)應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)數(shù)字接口進(jìn)行了深入研究，主要涉及同步性、實時性、可靠性和相關(guān)的協(xié)議等內(nèi)容。 本文分析了傳統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)用于基于以太網(wǎng)的數(shù)控系統(tǒng)的困難，分析了基于以太網(wǎng)數(shù)控系統(tǒng)

2、體系結(jié)構(gòu)的要求?；谝蕴W(wǎng)的數(shù)控系統(tǒng)的特點，提出了一種基于特征尺度的層次化體系結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)在硬件上基于多處理器可融合可重構(gòu)，在軟件上基于多操作系統(tǒng)，在接口上采用以太網(wǎng)。 本文分析了以太網(wǎng)接口系統(tǒng)的時鐘同步問題，針對基于以太網(wǎng)的數(shù)控系統(tǒng)中不同層次的需求，提出了基于特征尺度的層次化混合時鐘同步的方法。該方法通過鎖相環(huán)同步硬件時鐘，通過巴克碼在MAC實現(xiàn)時間戳標(biāo)記，通過特征精度尺度調(diào)整同步周期。并經(jīng)實驗驗證了這種方法的有效性。

3、 本文分析了以太網(wǎng)的隨機競爭接入機制導(dǎo)致系統(tǒng)的實時性問題。分析了多種接入機制的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上提出了包容CSMA/CD的實時性方法，即保持了以太網(wǎng)的完整性，又避免了報文碰撞，提高了系統(tǒng)的實時性。實驗驗證了所提出方法的可行性。 本文分析了以太網(wǎng)中使用的重發(fā)機制在數(shù)控系統(tǒng)數(shù)字接口中應(yīng)用存在的困難。針對基于以太網(wǎng)的數(shù)控系統(tǒng)的特點，將硬件冗余、軟件冗余、時間冗余和前向糾錯有機結(jié)合起來，提出了一種多層次多機制的可靠性方法，實驗驗證在不影