随着网络技术和先进制造技术的飞速发展,传统的运动控制系统由于其本身的封闭式结构、控制软件的兼容性差、缺少网络功能等特性限制,已不能满足现代工业和社会发展的要求。目前,作为制造单元重要组成部分的运动控制系统正朝着开放式、网络化、智能化的方向发展。 本论文以”基于DSP和FPGA的具有以太网通讯功能的运动控制器研究及应用”为题,将通讯和网络技术与DSP,FPGA技术相结合,以设计具有以太网接入功能的通用运动控制器为目标,探索运动控制器的以太网接入技术和实现方式,为进一步开发基于网络技术的开放的分布式运动控制系统奠定基础。最后本文给出基于运动控制器的三维运动平台设计以及将三维平台改造为电子元器件数控锡丝焊接机的例子。本论文研究工作得到了广东省科技攻关项目,广东省自然科学基金项目,华南理工大学高水平大学建设科技项目,以及相关企业的横向项目资金资助。 本论文的主要内容是在研究通用运动控制器体系结构和工业控制网络的基础上,详细分析了以太网进入工业控制领域的诸多障碍以及相对应的解决方法。提出通过在运动控制器上加装一定深度的缓冲区,来实现了对网络传输时延的处理,满足机床在边接收数控程序边加工工件时对数据实时性的苛刻要求。 综合嵌入式技术,网络通讯技术,运动控制技术,最终研发了以TI公司2000系列最新产品TMS320F2812 DSP芯片作为核心处理器的开放式运动控制器硬件平台,采用专用的网络芯片RTL8019AS实现运动控制器的网络通讯接口。 详细阐述了运动控制器上以太网协议栈的软件实现过程。并利用LabVIEW软件中TCP/IP通信模块,开发了上层测试软件。通过实验验证了网络通讯协议实现过程的正确性。 最后,结合具体的应用实例,给出基于运动控制器的三维通用数控平台的设计,设计了三维通用平台的结构,运用运动控制器对三维平台的进给轴进行控制,实现三维平台的点位控制和轮廓控制功能。在该通用平台的结构基础上,对执行机构进行改造,最后成功应用于某企业电子元器件的自动锡丝焊接。采用“通用平台+特殊执行结构”的技术改造方式,研发周期短,具有一定的参考价值。