以太网技术以其良好的稳定性、兼容性及高带宽、低成本等特点，成为了分布式数控系统的数据透明传输及底层通信能力提升的较为流行的实现方案。但与此同时，以太网的接入机制带来了通信的不确定性，因而本论文围绕“以太网技术实现运动控制层通信的时间同步和硬实时通信”的难点问题，展开了以下研究。以分布式数控系统的层次体系结构为基础，分析了基于以太网的分布式数控系统的软硬件体系结构，给出了实时、同步通信网络的分级拓扑结构。分析了运动控制层的通信特征，设计了一种基于CSMA/CD的硬实时调度机制。该机制的思路是在MAC层之上对数据的传输进行精确时间同步和实时调度，以克服CSMA/CD机制下数据传输的随机性。在硬实时调度机制的过程中，提出一种精确时间同步与实时通信的过程优化方法，将精确时间同步与数据传输、精确时间同步与实时流量控制的过程并行实现，从而达到互相兼顾、减少冗余和提高效率的过程优化。针对运动控制层通信中周期性实时数据、非周期性突发数据、非周期性非实时数据共存的数据传输特征，提出了一种分时段、多任务的实时传输调度方法，以克服单一调度策略难以保证各类共存数据传输的实时性和同步性及信道效率的问题。基于硬实时调度机制的实现和优化，设计了一种实时控制协议。通过分析该协议，研究了实时传输调度方法实现实时、同步传输的过程和效果：针对周期性数据传输的时间确定性特征，设计了基于时槽机制的轮询调度方法，该方法结合时间触发方式和事件触发方法，保证了周期性实时数据传输的确定性和可靠性；针对非周期性数据的截止期特性，建立了一种实时控制模型，该模型在保持信道传输效率基础上，通过流量整形的方法保证了非周期突发数据在实时通信周期截止期内发送完毕。搭建了基于ARM开发板与嵌入式Linux系统的硬实时通信实验平台，通过修改Linux系统内核文件实现了在原有网络体系结构中实时控制协议的加载，并对实验结果进行说明。