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1、学校代号：1 1 8 4 5 学号：2 1 1 0 8 0 1 0 1 4 广东工业大学硕士学位论文 ( 工学硕士) 基于M E C H A T R O LlN K 总线的多轴嵌入式 数控技术研究 卿朝廷 指导教师姓名、职称： 直鱼强副塾援 企业导师姓名、职称： 选烈直工 专业或领域名称：扭越鱼造区墓自动丝 学生所属学院： 扭电工程堂院 论文答辩日期： 至Q ! ! 生鱼旦墨旦 删伽 8 8 百。 rt h e R e s e a r c ho nM u l t i - - a x i sE m b e d e dC N C T e c h n o l o g y B a s e do nM
2、E C H A T R OL I N KF i e d b u s C a n d i d a t e ：Q i n gC h a o t i n g S u p e r v i s o r ：A s s o c i a t eP r o f G a oW e i q i a n g J u n e2 0 1 1 S c h o o lo fE l e c t r o - - m e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g G u a n g d o n gUn i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y G u a n g z
3、 h o u ，G u a n g d o n g ，PR C h i n a ，5 10 0 0 6 数控技术作为先进制造技术的关键与核心技术，正朝着多轴联动、高速、高精度的 方向发展。传统的脉冲或模拟量接口的伺服驱动不但不能满足高速高精数控系统的通 信要求，而且已经成为高档数控系统发展的一大瓶颈。因此，迫切需要开发数控控制 单元与伺服装置之间的数字通信接口。此外，随着半导体行业和多轴联动数控机床的 发展，数控技术亟待解决多轴同步协调控制问题。现场总线技术以其结构简单、易于 维护、可靠性高和易于实现多通道同步协调控制等诸多技术优势成为数控数字通信接 口开发的良好选择。 本文的研究目的就是利用
4、M E C 乩盯R O L I N K 现场总线技术开发嵌入式数控系统与 伺服驱动之间的高速数字通信接口，以满足数控系统的高速和高精度的控制要求，确 保数据传输的实时性和可靠性，实现多轴同步协调控制。论文在深入分析了 M E C H A T R O L I N K 总线的协议及其A S I C 儿0 9 8 体系结构的基础上，结合高性能浮点 D S P ( T M S 3 2 0 C 6 7 1 3 ) ，设计了M E C H A T R O L I N K 总线接口模块。本文设计了 M E C H A T R O L I N K 的初始化过程与应用程序，包括站点地址的设定、通信参数的计算 选
5、择、对J L 0 9 8 的R A M 和I F 寄存器地址的定义与寻址、数据的传输模式、周期数据 与非周期数据的传输机制以及应用程序的指令执行序列等。最后搭建了 M E C H A T R O L I N K 主站接口测试平台并进行了测试，测试结果表明，本课题设计的接 口模块能够完成M E C H A T R O L K 通信，并经过调试修改，最终成功应用在 S D S 9 6 C N C H 2 数控系统中。 关键词现场总线；M E C H A T R O L I N K ；嵌入式数控系统；D S P ；伺服驱动 广东工业大学硕士学位论文 A BS T R A C T C N C t e
6、c h n o l o g yi sd e v e l o p i n gi nh i g hs p e e da n dh i g h p r e c i s i o na sw h i c hi st h ek e yt o t h em a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g y T r a d i t i o n a lp u l s eo ra n a l o gi n t e r f a c e sw i l ln o tb ea b l et om e e t t h en u m e r i c a lc o n t r o ls y
7、s t e mc o m m u n i c a t i o nr e q u i r e m e n t so fh i g h - s p e e da n dh i g h - p r e c i s i o n , a n dh a sb e c o m eam a jo rb o t t l e n e c ko ft h eh i g h e n dC N Cs y s t e md e v e l o p m e n t T h e r e f o r e ，t o d e v e l o pad i g i t a lc o m m u n i c a t i o ni n t
8、 e r f a c eb e t w e e nn u m e r i c a lc o n t r o lu n i ta n ds e r v od e v i c e s i sa n u r g e n tn e e d I na d d i t i o n ，a st h ed e v e l o p m e n to fs e m i c o n d u c t o ri n d u s t r ya n dt h e m u l t i a x i sC N Cm a c h i n et o o l s ，t h en u m e r i c a lc o n t r o l
9、t e c h n o l o g yu r g e n t l ya w a i t st ob e s o l v e dt h em u l t i - a x i ss y n c h r o n i z e dc o o r d i n a t i o nc o n t r o lp r o b l e m T h ef i e l d b u st e c h n o l o g y b e c a m eag o o dc h o i c eo fC N Cd i g i t a lc o m m u n i c a t i o n si n t e r f a c ed e v
10、 e l o p m e n tf o ri t ss i m p l e s t r u c t u r e ，e a s ym a i n t e n a n c e ，h i g hr e l i a b i l i t y a n d e a s y t o i m p l e m e n t m u l t i c h a n n e l s y n c h r o n i z e dc o n t r o la n dm a n y t e c h n i c a la d v a n t a g e s T h em a j o ro b j e c t i v eo ft h
11、i ss t u d yi st od e v e l o ph i g h s p e e dd i g i t a lc o m m u n i c a t i o n i n t e r f a c eb e t w e e nt h ee m b e d d e dC N C s y s t e m a n ds e r v o d r i v e b yu s i n g t h e M E C H A T R O L I N Kf i e l d b u st e c h n o l o g y T h i st e c h n o l o g yc a nm e e tt h e
12、C N Cc o n t r o l r e q u i r e m e n t si nh i g h - s p e e da n dh i g hp r e c i s i o n ，e n s u r er e a l - t i m ed a t at r a n s m i s s i o na n d r e l i a b i l i t y a n da c h i e v em u l t i a x i s s y n c h r o n i z e d c o n t r 0 1 T h i s p a p e rd e s i g n e d t h e M E C
13、H A T R O L I N Kb u si n t e r f a c em o d u l eC o m b i n i n gw i t l l1 1 i g h p e r f o r m a n c ef l o a t i n g - p o i n t D S P ( T M S 3 2 0 C 6 7 13 ) o nt h eb a s eo fa n a l y s i so fM E C H A T R O L I N Kb u sp r o t o c o la n d a r c h i t e c t u r eo fA S I CJ L 一0 9 8 T h i
14、 sp a p e rd e s i g n e dM E C H A T R O L I N Ki n i t i a l i z a t i o np r o c e s s a n du s e ra p p l i c a t i o np r o g r a m ，i n c l u d et h es t a t i o na d d r e s ss e t t i n g s ，t h ec a l c u l a t i o na n d c h o i c e so fc o m m u n i c a t i o np a r a m e t e r s d e f i
15、n i n ga n da d d r e s s i n gt h ea d d r e s so fJ L 一0 9 8R A M a n dI Fr e g i s t e r ，d a t at r a n s f e rm o d e ，p e r i o d i cd a t aa n da p e r i o d i cd a t at r a n s m i s s i o n m e c h a n i s ma n dt h eu s e ra p p l i c a t i o ni n s t r u c t i o ne x e c u t i o ns e q u
16、e n c ea n dS Oo n F i n a l l ya M E C H A T R O L I N Kh o s ti n t e r f a c et e s t i n gp l a t f o r mi sb u i l tt ot e s t T h et e s tr e s u l t ss h o wt h a t t h ei n t e r f a c em o d e l d e s i g n d i nt h e p r o je c t C a n a c c o m p l i s h M E C H A T R O L I N K c o m m u n i c a t i o n A n di ti s s u c c e s s f u l l ya p p l i e di n S D S 9 6 C N C H 2C N Cs y s t e ma f t e r c o m m i s s i o n i n gc h a n g e s K e y w o r d
