NCUC-Bus現(xiàn)場總線技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、高速高精控制是現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)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，全數(shù)字現(xiàn)場總線技術(shù)成為數(shù)控系統(tǒng)通信發(fā)展的主流。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(diǎn)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(fèi)用高昂，而且難以突破國外的技術(shù)壁壘。因此，本文結(jié)合我國數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn)，開展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)研究具有重要意義。論文的主

2、要內(nèi)容有：
　　 研究了當(dāng)前國外主流數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線技術(shù)特點(diǎn)與通信機(jī)制，針對多軸、多通道、高速、高精控制需求，參照OSI七層網(wǎng)絡(luò)通信模型建立了NCUC-Bus（NC Union of China Field Bus，中國數(shù)控總線聯(lián)盟）數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線通信模型。基于該通信模型研究了數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)場總線實(shí)時通信、時鐘同步和通信可靠性等關(guān)鍵技術(shù)，提出了NCUC-Bus現(xiàn)場總線的硬件接口、通信協(xié)議總體設(shè)計(jì)方案。
　　 研究了IEC

3、61158現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)中的實(shí)時以太網(wǎng)類型總線協(xié)議，采用確定性通信、精簡協(xié)議處理機(jī)制、FPGA硬件實(shí)現(xiàn)等技術(shù)，來保證NCUC-Bus總線通信強(qiáng)實(shí)時性；參考IEEE 1588精確時間同步協(xié)議，針對雙環(huán)形拓?fù)?，提出了NCUC-Bus精確時鐘同步協(xié)議，提高同步控制精度；采用雙環(huán)冗余硬件結(jié)構(gòu)、實(shí)時數(shù)據(jù)報文重發(fā)機(jī)制、差錯檢測和處理機(jī)制，提高NCUC-Bus總線系統(tǒng)的可靠性。
　　 基于FPGA+PHY+CPU硬件平臺，將現(xiàn)場總線的硬件接