运动控制是制造业的基础,传统的控制装置只能连接固定数量的伺服轴,多轴扩展困难,且接线复杂。随着网络技术的快速发展,网络化运动控制系统在工业自动化领域得到了更加广泛的应用,它可以实现伺服轴的自由配置,但是网络节点之间难以实现高精度的时间同步,为了满足SMT贴片机多轴协同运动的需要,本文设计了一种基于串行总线的分布式运动控制系统。首先,完成了该分布式运动控制系统的总体结构规划,运动控制器作为系统的主站,各个伺服轴作为网络的从站节点,主从站之间相互串联,构成环形拓扑结构。系统中实时运动节拍由主站来控制,将Windows系统的PC机作为运动控制网络的上位机操作平台,大大降低了对上位机操作系统的实时性要求。其次,对从站节点的同步算法进行研究,提出了高精度的多轴同步补偿策略。级联式的控制系统中,数据的传输必然存在一定的延时,为了保证多轴运动同步,在每个伺服从站内部设计了同步补偿定时器,根据从站间的通信延时情况配置定时器的补偿时间,以实现多轴同步功能,并且通过硬件实验平台,对该补偿策略进行了系统的实验验证。再次,设计了主站的运动控制算法,主要包括运动控制、多轴插补算法、加减速控制方法和运动轨迹规划等几个方面的内容。针对从站功能要求,设计了基于FPGA的从站模块,采用Verilog HDL语言对FPGA进行软件编程,用Modelsim软件对部分模块的功能进行仿真测试,最终实现了级联式SPI接口的网络连接和伺服电机的运动控制。最后,使用一个主站和三个从站搭建分布式运动控制的实验平台,实验表明,主从站之间通信正常,伺服电机可以稳定运转,各伺服电机的编码器数据可以通过从站接口实时反馈到主站。整个分布式运动控制系统可以高效、稳定运行,各伺服从站之间可以达到25ns的同步精度。