SOFT型CNC數(shù)控系統(tǒng)控制軟件的開發(fā).pdf

1、制造業(yè)當(dāng)中的機(jī)械制造業(yè)從來(lái)就是發(fā)達(dá)國(guó)家整個(gè)工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基石.機(jī)械制造業(yè)最基本的裝備——數(shù)控機(jī)床又是這個(gè)基石中的關(guān)鍵.它是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的最前沿——信息技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)床相結(jié)合的產(chǎn)物,是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ).為了適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)用戶的需求,CNC結(jié)構(gòu)正發(fā)生著巨大變化,開放式數(shù)控系統(tǒng)正以它顯著的優(yōu)點(diǎn),漸漸的取代傳統(tǒng)的CNC系統(tǒng).通過(guò)對(duì)國(guó)際上三種主要的開放體系結(jié)構(gòu)——美國(guó)的OMAC、歐洲的OSACA、日本的OSEC計(jì)劃的比較,可發(fā)現(xiàn)前二者的體系是理

2、想的、革命性的,力圖成為自動(dòng)化領(lǐng)域的通用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),它的范圍涵蓋了整個(gè)自動(dòng)化領(lǐng)域,可以提供全方位的開放,但這意味著它所需考慮和處理的技術(shù)和非技術(shù)問(wèn)題越多,其開發(fā)工作量異常的大,短期內(nèi)難以完成其對(duì)大多數(shù)操作平臺(tái)的支持.而OSEC體系的目標(biāo)是建立國(guó)際性的工廠自動(dòng)化控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn).其重點(diǎn)集中在數(shù)控本身和分布式控制系統(tǒng)上,因而它是可階段性實(shí)現(xiàn)的,并且對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展有直接的指導(dǎo)意義.此次開發(fā)的SOFT型CNC數(shù)控系統(tǒng)采用的就是OSEC體系結(jié)構(gòu),此系

3、統(tǒng)采用"通用PC+CNC接口板"的系統(tǒng)組成模式.PC機(jī)既完成前端管理等非實(shí)時(shí)任務(wù)、又完成如實(shí)時(shí)插補(bǔ)、位置控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、仿真等一些實(shí)時(shí)任務(wù);CNC接口板只擔(dān)任溝通PC接口和物理驅(qū)動(dòng)器接口的任務(wù).通用PC機(jī)上的控制軟件由前后端系統(tǒng)聯(lián)合共享數(shù)據(jù)區(qū)來(lái)完成CNC系統(tǒng)的各種計(jì)算、控制、仿真等任務(wù).這種模式的開放式數(shù)控系統(tǒng)提供給用戶最大的選擇和靈活性,最大限度的利用了PC的軟硬件資源,價(jià)格低廉,適應(yīng)未來(lái)先進(jìn)制造技術(shù)的要求.本文第一章在分析國(guó)內(nèi)外數(shù)控

4、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)的基礎(chǔ)上,對(duì)最有發(fā)展前景的開放式CNC數(shù)控系統(tǒng)的定義、體系結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)形式進(jìn)行了詳細(xì)地論述.第二章到第五章是本文的重點(diǎn),也是本文的核心.第二章對(duì)CNC數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的需求分析,并建立了CNC系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)模型,應(yīng)用引入的軟件芯片思想,建立了CNC控制軟件的芯片結(jié)構(gòu)模型.第三章重點(diǎn)介紹了SOFT型CNC系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與方法的選擇、軟件框架的建立、數(shù)據(jù)流與數(shù)據(jù)區(qū)的具體設(shè)計(jì)、編譯譯碼芯片和軌跡繪制芯片的設(shè)計(jì).第四章主要針對(duì)實(shí)

5、時(shí)多任務(wù)并行處理展開論述,重點(diǎn)介紹了實(shí)時(shí)多任務(wù)并行處理的基本策略,以及在Windows操作系統(tǒng)下應(yīng)用多線程技術(shù)解決CNC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度的具體方案.第五章對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)計(jì)算進(jìn)行了論述,主要介紹了擴(kuò)展DDA算法,以及此算法在本次開發(fā)的SOFT型CNC系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn),并對(duì)三次B樣條曲線的插補(bǔ)原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要的推導(dǎo)與介紹.第六章對(duì)開發(fā)的控制軟件作了總體介紹,并對(duì)系統(tǒng)的工作流程、調(diào)試情況進(jìn)行了分析,最后論述了此CNC系統(tǒng)開放性的實(shí)現(xiàn)程度.第七章