數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線實時通信與精確時間同步技術(shù)的研究.pdf

1、高速高精控制是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，以往的“脈沖量或模擬量接口”已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)高速高精加工的通信要求，現(xiàn)場總線成為數(shù)控系統(tǒng)通信發(fā)展的主流。然而，至今為止，世界上公布的現(xiàn)場總線不下100種。但各種總線標(biāo)準(zhǔn)之間互不兼容，技術(shù)特點各異。我國的數(shù)控系統(tǒng)如果單純的引用國外現(xiàn)場總線技術(shù)，不僅費用高昂，而且難以突破國外的技術(shù)壁壘。所以我們必須開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)。數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線的實時與同步性能對實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)高速高精

2、加工具有重要意義。本文圍繞數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線實時通信與精確時間同步技術(shù)開展研究。
　　 研究了國外幾種數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)特點與通信機制，參照OSI 七層通信模型建立了精簡的現(xiàn)場總線通信模型，該通信模型只包含物理層、鏈路層和應(yīng)用層三層。并基于該通信模型研究了數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線實時通信協(xié)議，提出了幾種有利于提高數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線實時性的方法和通信機制。并分別研究了數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線物理層協(xié)議、鏈路層協(xié)議和應(yīng)用層協(xié)議。
　　 研究了

3、IEEE 1588 精確時間同步協(xié)議，提出了一種簡單可行特別適用于數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線通信的精確時鐘同步協(xié)議。與IEEE 1588 精確時間同步協(xié)議相比，該協(xié)議只需要一幀數(shù)據(jù)即能完成主從站間延時測量與主從時鐘對齊。同步信息作為周期數(shù)據(jù)幀的一部分，不需要專門的同步報文和跟隨報文，從而不影響周期通信。
　　 基于FPGA+CPU+PHY 硬件平臺，應(yīng)用QuartusII 開發(fā)平臺開發(fā)了由硬件實現(xiàn)的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線實時通信與精確時間同步協(xié)