文档介绍：分类号学号 M200970267
学校代码 10487 密级

硕士学位论文

基于 NCUC-Bus 现场总线多功能网络互联
装置的研究与实现

学位申请人: 陈明
学科专业: 机械电子工程
指导教师: 宋宝副教授
答辩日期: 2012 年 1 月 8 日
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering

Research and Implementation of the
work Interconnection Device
Based on NCUC-Bus Fieldbus

Candidate : Chen Ming
Major : Mechanical & Electronic Engineering
Supervisor : Associate Prof. SongBao

Huazhong University of Science and Technology
Wuhan, Hubei 430074, P. R. China
Jan., 2012
独创性声明
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的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他
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日期: 年月日
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不保密□。

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学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
华中科技大学硕士学位论文
摘要
网络化是高档数控机床的重要标志。数控系统通过现场总线连接数控装置、伺服驱
动装置和 I/O 单元,同时,采用以太网将车间各机床联网,构成一个集网络制造、远程
监控、远程诊断与维护于一体的现代制造系统,这也是数控机床未来发展趋势之一。因
此,在数控系统数字通信的环境下,研究网络互联技术,网络拓扑结构识别及变换技术
和通信链路故障诊断等技术具有重要的意义,本文基于 NCUC-Bus 现场总线数控系统,
围绕网络互联技术展开以下研究。
研究了 NCUC-Bus 现场总线和以太网的体系结构和通信原理,结合课题采用数控系
统网络通信平台的需求,对 TCP/IP 协议作了深入分析,设计了一个 NCUC-Bus 与 TCP/IP
协议转换模式,提出了一种基于 NCUC-Bus 现场总线的网络互联装置的设计方案。
以高性能的 DSP+FPGA 作为核心处理芯片构成硬件平台,设计了支持 NCUC-Bus
现场总线和以太网的通信平台,实现 NCUC-Bus 现场总线和以太网之间数据流的相互转
换,具有伺服数据采集和伺服参数传输等功能,应用于数控系统运动性能分析及优化中。
在研究与分析了常见现场总线拓扑结构和拓扑结构识别技术基础上,采用
NCUC-Bus 数据链路重构技术,设计了一种支持星型,环型和混合型拓扑结构的
NCUC-Bus 总线互联方法,并在数据链路层实现拓扑结构识别。
基于本文设计的多功能网络互联装置,在研究 NCUC-Bus 通信链路断路检测及故障
定位的基础上,提出一种 NCUC-Bus 实时拓扑结构重构方法,有利于提高通信可靠性,
方便了通信链路故障定位与排除。
在本文设计的多功能网络互联装置的实验平台上,分别对装置的网络通信功能,网
络拓扑结构识别及变换技术和通信链路可靠性等功能进行了验证设计,并通过应用实
例,进行了相关的实验验证与分析。
本文设计的基于 NCUC-Bus 现场总线网络互联装置在华中数控的 HNC-8 高档数控
系统得到了应用,取得了良好的效果,其有效性和可靠性达到设计需求。

关键词:数控系统网络通信协议转换拓扑结构识别与变换通信可靠