以EtherCAT为代表的工业以太网技术是网络技术和自动化控制技术在发展过程中相互结合的产物,其凭借优越的通信性能逐渐成为下一代自动化设备的标志性技术。目前国内研发的超精密装备大多数依赖国外的高端运动控制器为核心构建控制系统,在运动控制器方面受到国外技术垄断的威胁。因此,本文希望借助EtherCAT总线能够达到高性能的运动控制数据通信的特点,初步开发一套超精密运动控制系统框架,尝试在基于EtherCAT总线的情况下实现简单运动轨迹的超精密运动控制。本文将为后续自主研发超精密装备的数控系统提供理论和技术支持。本文研究了EtherCAT总线的技术原理,并对如何搭建运动控制系统的EtherCAT模块进行了方案设计;对目前多种常见的EtherCAT主站搭建方案进行分析,选取了合适的硬件设备和软件架构,通过Xenomai内核对操作系统进行了实时性改进;选取了用于调试的从站设备,将主站和从站连接之后测试了主站的功能是否正常,获取了主从站设备在EtherCAT总线中的具体信息;基于EtherCAT总线的技术原理,通过C语言编写了主从站通信的程序,尝试通过主站对从站设备发送简单的控制指令。根据运动控制系统的需求,对上位机的功能进行了开发。为控制系统设计了一套专用的G代码编译软件,使上位机能够将输入的普通G代码文件编译成主站控制器能够识别的具有特定格式的中间数组文件;设计了一套用于上位机与主站控制器通信的SSHTest软件,使上位机能够与主站控制器进行指令传输和文件传输;在SSHTest软件的基础上开发了一个简单的运动控制界面,使用户能够通过上位机对从站设备实现简单的运动控制。结合上位机的设计,开发了超精密运动控制系统主站控制器的功能。针对主站控制器内的“双内核”系统架构,设计了Linux进程与Xenomai进程之间跨域通信的方法;设计了直线插补和圆弧插补算法,将主站控制器无法识别的G代码指令信息解析成多个运动轴的控制信息;对插补数据的存取和处理进行了设计,确保数据能够在主站控制器内高效、安全、有序的传输。在完成了整个超精密运动控制系统框架的设计工作之后,对系统的实时性进行了测试,对气浮直线轴开展了控制实验。对经过实时内核改造的操作系统进行了任务调度延迟性测试,并对EtherCAT模块的周期性通信进行了实时性测试,避免由于实时性差的原因对系统的控制性能产生不利影响;搭建了气浮直线轴控制的实验平台,利用激光干涉仪对单轴控制精度进行了测试,之后检验了G代码控制双轴运行是否正常,并借助光谱共焦传感器完成了对双轴联动控制精度的测试。