基于PC的數(shù)控加工平臺(tái)系統(tǒng)的研究.pdf

1、數(shù)控技術(shù)是制造自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)，是現(xiàn)代制造業(yè)的靈魂核心，其水平的高低和裝備擁有量的多少是衡量一個(gè)國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 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，基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)正以它顯著的優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)控機(jī)床上獲得越來越廣泛的應(yīng)用。開放式數(shù)控系統(tǒng)正進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段——全軟件數(shù)控。 全軟件數(shù)控系統(tǒng)是一種新型的開放式數(shù)控系統(tǒng)，它用一臺(tái)PC機(jī)實(shí)現(xiàn)包括譯碼、插補(bǔ)、位置控制等功能在內(nèi)的所有數(shù)控功能。

2、軟件實(shí)現(xiàn)的靈活性有利于數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高層次的開放性?！盎赑C”是目前實(shí)現(xiàn)CNC開放化比較現(xiàn)實(shí)而明確的途徑。本系統(tǒng)選取“通用PC+CNC接口板”的系統(tǒng)組成模式。CNC接口板只擔(dān)任溝通PC接口和物理驅(qū)動(dòng)器的任務(wù)。設(shè)計(jì)、集成并實(shí)現(xiàn)該數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件功能是本文的研究內(nèi)容。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)未來先進(jìn)制造技術(shù)的要求。 本文首先分析了開放式數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)、

3、發(fā)展趨勢以及國內(nèi)外對(duì)開放式數(shù)控的最新研究成果的狀況。然后對(duì)于基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)的開放性、體系結(jié)構(gòu)、操作平臺(tái)及軟件結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了詳細(xì)的論述，在此基礎(chǔ)上開展了如下幾個(gè)方面的研究： 1．分析了CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)后，針對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的信息來源、工作狀態(tài)、工作過程、功能需求和任務(wù)的實(shí)時(shí)性等進(jìn)行了詳細(xì)分析，結(jié)合新的發(fā)展趨勢及要求，建立了全軟件型CNC的總體框架。 2．對(duì)機(jī)床數(shù)控中的各個(gè)模塊做了進(jìn)一步的深入研究，對(duì)零件加工程序

4、的輸入模塊、代碼解釋模塊、加工過程實(shí)時(shí)顯示模塊、插補(bǔ)運(yùn)算模塊都給出了詳盡的理論闡述及算法框圖。并對(duì)軟件型CNC系統(tǒng)控制軟件人機(jī)界面進(jìn)行了總體的介紹，初步實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)所具備的功能。 3．分析了實(shí)時(shí)多任務(wù)并行處理的基本概念，并詳述了實(shí)時(shí)多任務(wù)并行調(diào)度的基本策略，結(jié)合所開發(fā)的CNC系統(tǒng)任務(wù)的實(shí)時(shí)并行性，采用Windows的多線程技術(shù)對(duì)此系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化，提高了系統(tǒng)響應(yīng)能力。 4．比較了在PC平臺(tái)下開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)所涉及到的幾種

5、操作系統(tǒng)的優(yōu)劣，分析了Windows操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和當(dāng)前在Windows操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的各種方案；結(jié)合Windows操作系統(tǒng)下外圍設(shè)備的硬件中斷及核心層WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)，解決了Windows操作系統(tǒng)難于應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制的難題。 5．詳細(xì)分析了WDM驅(qū)動(dòng)程序的特點(diǎn)、工作原理，根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)對(duì)WDM驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)工具進(jìn)行了選擇；按照實(shí)時(shí)性要求對(duì)CNC系統(tǒng)進(jìn)行了軟件模塊劃分；解決了數(shù)控系統(tǒng)WDM程序和上層應(yīng)用程序通信