针对Ether CAT应用中的设备单元的快速布局问题,考虑目前的PC控制方案中缺乏一种低成本的基于组态的快速布局与设备控制方法,本文提出了一种组态化的可重构设备控制解决方案。同时,本文为该方案提供了支持可重构的从站设备和开放化PC控制器的硬软件实现方法,然后根据所提出的硬软件方案,搭建一个制造单元系统,并在不同平台下进行相关制造应用场景实验以验证该方案的可行性。本文的主要研究工作包括:首先,在EtheCAT通信架构的基础上,从增强制造单元系统中设备模块的拓展能力出发,基于“一切皆从站”的归一化思想,提出一种通过从站模型进行数字化装备与重构的开放式设计方案。其次,根据系统重构的目标,从时间维度、平台维度和应用维度分析了从站设备重构特性实现的方法,设计了基于STM32和LAN9252的Ether CAT从站设备模块的硬件电路,并开发了对应的软件。从站模块的设计采用了模块化的层式架构,每个软件或硬件模块均由多个子模块“组装”而成,并通过分层管理保证模块之间的松耦合关系。而且为了加快从站设备在PC控制器中的数字化进程,模块采用冗余设计和事件通信,并借鉴了Bresenham算法实现嵌入式平台下的多轴插补应用,为PC控制器的开放化控制提供了应用基础。然后,设计了制造单元PC型开放式控制器,其以开源Ether CAT主站为基础实现PC控制应用,通过SII的方式实现从站模块的网络配置,并以槽与节点的虚映射方式进行应用扩展。同时,控制器集成了G代码解释器,支持标准G代码进行控制,具有成本低、通用性好、控制精度高和易于拓展的特点,为系统的快速布局功能提供了重构实现的条件。之后,针对制造单元的灵活布局与应用的快速部署问题,在所述PC型控制器的基础上,实现了一种单元设备节点化接入的控制方案,通过将控制对象模型的功能进行分离,使系统对各个硬件从站的控制过程转化为对各个从站抽象节点的通用化数据访问过程,并通过自动加载并绑定设备的驱动模型,从而以高效灵活的方式驱动制造单元设备完成复杂的控制任务。同时,整个方案还提供了多种虚拟从站的交互方式,支持脚本语言进行关系描述,可以与MATLAB等建模软件通信,加快应用的开发流程。最后,根据所述的硬软件解决方案,进行了相关的制造应用场景实验,说明了该方案的可行性,其能够实现对多个设备节点的快速布局与有效控制,具有成本低、跨平台、依赖小、扩展灵活和易于实现的特点,满足所述系统目标需求。