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运动控制器主要运用于工业自动化控制领域,它是工控系统实现精密运动控制的核心设备。21世纪以来,随着计算机技术和自动化技术的迅猛发展,运动控制器发生了深刻的变革。此时,普遍基于PCI总线或ISA总线的传统运动控制器,当长距离传输时,不仅存在通信信号易受干扰、实时性低的问题,而且在对复杂运动轨迹进行插补时,它普遍所支持的直线插补或圆弧插补的精度也较低,已经不能满足人们的需求了。针对传统运动控制器存在的上述问题,本文首先利用EtherCAT总线技术的特点,对运动控制器EtherCAT主站进行设计,使运动控制器主站支持EtherCAT总线技术,那么运动控制器主站和EtherCAT从站就可通过EtherCAT总线进行通信,由此解决了和从站通信信号易受干扰、实时性低的问题;为了解决传统运动控制器在对一些复杂轨迹曲线插补时精度低的问题,本文重新设计了一种插补算法——NURBS样条曲线插补算法,用来提高运动控制器的插补精度。具体的研究工作如下:(1)对运动控制器EtherCAT主站模块进行了详细设计。由于EtherCAT主站设计中主站是由PC机上的组态软件完成的,所以EtherCAT主站模块只需实现使运动控制器支持EtherCAT总线协议功能即可。该功能是在运动控制器上集成comX协议板卡实现的,由于EtherCAT总线技术是以太网技术的加强和改进,以太网技术不但传输速率较高而且传输过程中信号不易受距离干扰,因此,运动控制器EtherCAT主站和EtherCAT从站经EtherCAT总线通信能够有效解决通信过程中信号易受干扰和实时性低的问题。(2)对运动控制器算法模块进行了详细设计。算法模块主要是计算出数控轨迹上插补点的坐标值或位移增量,进而控制从站朝着数控轨迹规划的方向运动。算法模块的设计使用的是NURBS样条曲线插补算法,基于NURBS曲线自身的一些优良特性,使得运动控制器在对复杂曲线或曲面做插补计算时,运动控制器所支持的该算法比直线插补或圆弧插补拥有更好的插补精度。(3)在对运动控制器EtherCAT主站模块和算法模块设计完成后,将运动控制器系统分成了三大模块:实时运行模块、算法模块和EtherCAT主站模块,并分别对这三大模块进行了简单的实现。(4)简要介绍了运动控制器的硬件框架,并搭建了实验测试平台,分别对设计出的运动控制器EtherCAT主站模块和算法模块进行了基本的功能测试和性能分析,最终的实验数据表明,本文设计的基于EtherCAT主站的运动控制器具有可行性,达到了预期的目标。