開(kāi)放式軟件化數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、 本課題進(jìn)行開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)研究。為滿足開(kāi)放性需求，分析了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)形式，設(shè)計(jì)了數(shù)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對(duì)其組成單元的設(shè)計(jì)和構(gòu)建進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的研究，開(kāi)發(fā)了一套開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)軟件模塊，并將其成功地配備應(yīng)用于三軸數(shù)控銑床試驗(yàn)臺(tái)上。 本文首先分析了開(kāi)放數(shù)控系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)的各種實(shí)現(xiàn)形式，確立了開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的軟件化實(shí)現(xiàn)方式，整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)成為運(yùn)行在系統(tǒng)平臺(tái)上的一個(gè)應(yīng)用軟件。軟件化數(shù)控系統(tǒng)的功能包括運(yùn)動(dòng)控制和伺服控制功能。 依據(jù)

2、開(kāi)放性和實(shí)時(shí)性原則，對(duì)各種商用操作系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)分析和比較；并探討了CNC與伺服單元之間的接口問(wèn)題。提出了由Windows、RTX、工業(yè)PC機(jī)和SoftSERCANS通訊卡作為軟件化開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。研究了開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的靜態(tài)建模方法，按照數(shù)控系統(tǒng)功能進(jìn)行模塊劃分，系統(tǒng)內(nèi)模塊以層級(jí)方式組織。采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)，以動(dòng)態(tài)連接庫(kù)的形式開(kāi)發(fā)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)造單元—軟件功能模塊。根據(jù)各模塊所完成數(shù)控任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求不同，非實(shí)時(shí)功能模塊

3、以COM組件形式運(yùn)行在Windows環(huán)境下，實(shí)時(shí)功能模塊以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的形式運(yùn)行在RTX環(huán)境中，它們之間通過(guò)共享內(nèi)存進(jìn)行信息交換。 采用層級(jí)式有限狀態(tài)機(jī)FSM(FiniteStateMachine)模型作為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為模型，同時(shí)將其用于數(shù)據(jù)流的表達(dá)與控制。每個(gè)模塊的行為模型通常由三層組成，管理層FSM、操作層FSM和執(zhí)行層FSM。對(duì)于譯碼得到的數(shù)據(jù)信息采用嵌套FSM形式表達(dá)，不僅實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)流在系統(tǒng)內(nèi)的正常傳遞，而且使上層模塊

4、能夠協(xié)調(diào)和控制下層模塊的行為。為了高效、簡(jiǎn)單的實(shí)施FSM機(jī)制，建立了FSM基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù)。　　綜合系統(tǒng)的靜態(tài)建模和動(dòng)態(tài)行為建模方法，設(shè)計(jì)了可重用的軟件單元模型，內(nèi)部功能采用層級(jí)式FSM描述，以三類(lèi)接口(基礎(chǔ)接口、功能接口和連接接口)向外提供模塊實(shí)現(xiàn)的功能。利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)的數(shù)據(jù)抽象、派生、多態(tài)等特性，依據(jù)可重用的軟件單元模型，完成了數(shù)控系統(tǒng)基本功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)。已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成的模塊包括任務(wù)協(xié)調(diào)器、任務(wù)生成器、軸組模塊、軸模塊和控制規(guī)律模塊，