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

1、目前國產(chǎn)數(shù)控裝置與伺服驅動之間的接口仍然采用 “脈沖量或模擬量接口”標準，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備，技術保密，互不兼容，開發(fā)成本高。相對而言，以太網(wǎng)技術成熟、開放性好、兼容性強、成本低。因此將以太網(wǎng)技術引入數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場級實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)場總線技術的體系結構和通信協(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。提出了基于以太網(wǎng)透明模型的數(shù)控系統(tǒng)分級實時通信與同步體系結構。 針對數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線的硬實時通信和精確時間同步要求，將實時通信和同步操作結合起來，提出了一種實時通信和精確時間同步算法，在通信周期不變的基礎上完成了精確時間同步功能。 基于實時通信和精確時間同步算法，提出了

3、一種實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。設計了具體的實現(xiàn)方案，使實時通信和同步操作成為一個和諧的整體，達到互相兼顧、避免干擾和減輕負載的目的。 提出了一種基于混合任務模型的動態(tài)現(xiàn)場總線調度算法，有效地解決了包含周期實時任務、非周期實時任務、非實時任務和分時任務在內的混合任務系統(tǒng)在現(xiàn)場總線中的動態(tài)多處理器實時調度問題。建立了數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線的任務模型及任務的形式化描述，設計了基于任務層次關系和截止時間特性