苏学满[1]2007年在《基于C#.NET开放式数控系统的研究与开发》文中进行了进一步梳理开放式数控系统是新一代数控系统发展的主流方向,数控系统的技术水平反映了一个国家制造业水平的高低。随着制造业的信息化和全球化的发展,深入地进行开放式数控系统的研究,具有非常重要的现实意义和理论价值。同时,对于开发具有自主知识产权的数控系统,以及打破国外对我国在数控系统上的技术封锁具有重要的战略意义。本文根据C#.NET全新设计理念进行了开放式数控系统的开发,探讨了基于C#.NET开放式数控系统的体系结构。并且针对C#.NET环境下的设备驱动问题,提出了叁种相应的解决方案。本文对基于C#.NET开放式数控系统进行了应用研究,并在此基础上开发出一个点位控制系统——锁芯自动组装系统和一个轮廓控制系统——定子曲线精密磨削数控系统。在锁芯自动组装系统中,针对锁芯自动组装的功能要求进行了数控系统的硬件设计和软件开发。研究了气缸和伺服电机的协调运动,同时,还研制了一个钥匙码自动识别系统,并研究了其误差组成和误差补偿技术。最后,通过生产实践的检验,锁芯自动组装系统在给定的工作环境下能正确识别钥匙齿形码并进行高效组装。在定子曲线精密磨削数控系统中,本文对影响磨削质量的因素采取了相应的控制策略:为了提高工作台的运动精度,采用光栅尺对工作台的综合误差进行在线检测,并进行实时补偿;为了保证磨削点线速度恒定,采用变频器实时调整砂轮转速;同时对砂轮半径进行补偿,以保证工件的轮廓精度。通过实际加工的检验,获得了满意的磨削质量。
李淑萍[2]2007年在《基于PMAC的慢走丝线切割机床数控系统的研究》文中研究指明电火花线切割加工是特种加工技术一个重要的研究方向,主要解决各种难加工材料和复杂形状零件加工的问题。开发慢走丝线切割控制系统主要有两个技术难点,一是脉冲电源,二是运动控制系统。其中,运动控制系统的研究与开发,对提高慢走丝线切割机的性能有很大作用,其运动控制系统的好坏直接影响到线切割的精确性和稳定性。本文综述了国内外慢走丝线切割机床的发展现状,从生产企业的角度,进行了需求分析,研发了四轴联动慢走丝线切割运动控制系统。本文的研究工作主要有以下叁方面的内容。1.结合慢走丝线切割机床的特点,确定了以IPC机为基础,以PMAC运动控制卡为核心的上下位机结构的硬件平台。其中IPC作为上位机完成控制系统的非实时任务,采用开放式运动控制器PMAC作为下位机完成实时的控制任务。分析了PMAC卡的内部结构、外部接口、伺服控制性能及使用方法。研究了运动控制器、伺服单元以及编码器的接口技术,实现了慢走丝线切割机的控制功能。2.在慢走丝线切割机床数控系统的软件开发中采用面向对象的程序设计语言Visual C++和模块化的编程方法,建立了便于用户操作的友好的人机交互接口界面。实现了伺服驱动系统的实时控制,程序译码解释、插补计算、系统管理、PLC程序的调用、状态数据的采集和显示以及用户参数的输入等功能。3.详细研究了PID控制算法,将PID控制算法用于伺服进给系统的控制,保证系统的可靠运行,并对系统动态性能和闭环运行的稳定性进行了分析和调试。基于PMAC的开放式数控系统不仅大大地简化了数控系统的开发周期,实现了资源的合理配置,而且系统开发者和机床用户今后还可以根据需求实时增减功能模块,将自己特殊的加工工艺、管理经验和操作技能纳入控制系统形成自己的产品特色。
张旭明[3]2006年在《基于总线的开放式数控系统测试平台开发》文中研究说明高速高精数控技术的研究是高性能数控技术研究的基础,要进行高速高精数控技术的研究,首先要有面向高速高精运动控制的测试、分析平台。本文针对高速高精加工对数控系统的要求以及现有数控系统的不足,为高速高精运动控制算法的测试及分析设计了基于总线的开放式数控系统测试平台。本文主要完成了以下的工作:首先研究了数控系统测试平台整体结构,搭建测试系统的硬件平台并设计基于Linux系统的软件平台,验证了基于上、下位机的数控系统体系结构。高速高精运动控制实验需要开放的控制算法接口,本文设计开放式运动控制接口,将运动控制算法向用户开放,通过此运动控制接口,用户可以测试、调整高速高精运动控制算法以达到最佳性能。此外,软件运动控制的研究也为今后实现全软件数控系统做出铺垫。控制设备与伺服系统的通讯方式是基于串行数据传输的,本文研究并应用了基于现场总线的通讯技术,采取了基于CAN总线通讯方式,提高测试平台的数据通讯能力,增强系统的可靠性,并在软硬件方面实现全方位的开放。现场设备的运动控制以及系统控制性能的分析都需要采样系统的支持,高速高精系统对采样系统提出更高的要求。本文开发高频采样系统,集采样、存储以及分析功能于一体,弥补了现阶段国内采样卡系统在数据高频连续采集和存储方面的不足,为高速高精运动控制实验提供了分析平台。最后,本文基于工程实际设计实验,验证测试平台的可行性。
李东军[4]2008年在《基于固高GE300的开放式数控雕铣系统的研究与开发》文中指出开放式数控系统是二十世纪九十年代出现的一种先进的计算机数控体系结构,具有扩展性好、开发和维护方便、运行稳定性高、能灵活适应不同需要等特点,是未来数控技术的主要发展趋势。随着现代计算机技术、微电子技术和现代控制技术的不断发展,开放式数控系统如何有效地利用这些先进的技术,多快好省地进行控制系统的开发就显得十分的必要。本课题充分利用计算机软、硬件技术、PLC技术、数字信号处理器技术,实现了用于开放式叁自由度数控雕铣机的计算机控制系统。该系统采用固高科技(深圳)有限公司的GE300SV多轴运动控制卡,组成了以通用PC机为上位机、板载DSP的运动控制卡为下位机的主从式开放数控系统。被控对象是一个直角坐标、叁轴雕铣机平台,由叁套伺服电机及其驱动器、精密光栅尺和限位开关等构成全闭环伺服系统。雕刻加工是一种传统的手工工艺,在工艺品、广告、建筑装饰装潢等行业有着悠久的历史。随着计算机数控(CNC)技术及相关技术(CAD/CAN/CAPP等)的发展,这种传统的手工加工方法正逐步被数控加工方法所替代。北方工业大学工程训练中心机电液一体化实验室研制的这套雕铣机将可以满足各种文字、图像的二维和叁维型面雕刻,大大提高了生产效率。数控雕铣系统是集成CAD/CAM技术、图像处理技术、高速铣削技术、计算机数控技术、精密机构设计和制造技术、电机驱动技术和精密高速主轴电机技术为一体发展起来的高新技术设备。研究和开发数控雕铣机系统是本文的主要目的。本文对我们研制的基于PC+GE300SV运动控制卡构成的开放式数控雕铣机系统从软、硬件两方面进行了较为详细的阐述,重点介绍了雕铣机系统的硬件体系结构、数控系统软件的模块化设计以及上位人机界面Windows XP环境下的开发过程。最后作者还对以上研制的雕铣机系统进行了一些实验验证,来检验机床加工的成品表面质量和效率是否达到设计要求,经过实际工程测试,基本达到了设计目标。
蔡红健[5]2008年在《开放式数控木工加工中心数控系统的开发研究》文中研究说明数控技术是先进制造技术的基础和核心,开放式数控系统是当今数控技术发展的必然趋势,在各类数控机床上获得了越来越广泛的应用。本文分析了木制品数控加工特点,以PC机为基础,以Windows操作系统为平台,以面向对象编程(OOP)、多线程编程等技术为手段,开发了具有互操作性、可移植性、可扩展性的开放式木工加工中心数控系统。本文分析了国内外开放式数控系统及其在木工加工中心中应用的发展概况,搭建了本课题数控系统的框架结构。采用“CNC嵌入PC”型,主从式CPU结构,实时控制由MC6414P运动控制卡完成,PC机完成非实时控制部分。以Visual C++为开发平台,运用MFC、API、DLL等函数库,开发了基于单文档界面(SDI)的木工加工中心数控系统的控制软件,研究了各个功能模块,详细设计了CNC代码的编辑与编译模块。采用一次编译整个CNC程序,序列化数据后存入文档的编译方法,操作简单,编译时间短,生产效率高。以圆眼固定循环和双圆柱凸榫固定循环为例,研究了木工固定循环的处理过程。运用矢量、复数等数学知识,确定了刀补转接类型的判别条件,完成了刀补建立、刀补进行和刀补撤销的处理。对时间分割法进行了改进,完成了直线、圆弧、椭圆弧、抛物线和螺旋线的插补。采用半闭环伺服控制,对系统软、硬件进行了安装与调试。本系统除了主运动控制、辅助运动控制外其余功能均能实现。
阳俊将[6]2012年在《面向数控系统的软PLC的研究与设计》文中进行了进一步梳理在技术和经济全球化的时代，提高产品技术含量、减少资金投入、缩短工程处理时间等成为用户不断追求的目标，对于系统处理速度、开放性等方面的要求也越来越高。而要实现这些目标，就需要采用新的技术，不断改进软件和硬件，如采用基于PC的控制，将PC的高速处理性能和良好的开放性引入控制领域。本文在基于PC的开放式全软件型数控系统的基础上，开发出一套软PLC程序以实现数控机床上的逻辑控制。以PC为平台开发的软PLC将PC的软、硬件与控制软件集成在一起，既具有传统PLC的功能，又具有PC的操作监视和管理功能。本文的软PLC系统的设计符合IEC61131-3编程标准语言，采用C语言和GTK+图形库，在Linux+RTAI环境下，实现了软PLC的梯形图程序的编程界面以及开发系统的其它主要功能。针对梯形图程序设计了相关数据结构来实现梯形图数据的存储。在编译器的部分，研究了梯形图程序向指令表的转换，先从梯形图映射为AOV图，然后采用双堆栈深度优先搜索算法遍历梯形图树，并利用梯形图和对应指令集的语义关系来遍历梯形图并将梯形图转化为指令集代码。它不需要将梯形图拓扑图转换为其它的树，输入梯形图就能输出指令集代码。本课题采用了硬件抽象层技术（HAL），深入研究了软PLC跟数控系统的通信机制，完成了通信模块的设计，最后实现了软PLC在数控系统中的应用。
邹玉鞋[7]2007年在《基于ARM处理器的嵌入式数控系统关键技术研究》文中研究说明数控技术是当今先进制造技术的核心技术,是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术,为了提升我国制造业水平,国家加大了对数控技术自主开发的支持力度,数控机床与技术被列入“十一五”十六项重大专项之一。而嵌入式技术的迅速兴起,使得我国在嵌入式数控技术的研究与应用上,可以与世界各国处于同一起跑线。利用嵌入式处理器和嵌入式操作系统开发出功能专一、高可靠性、具有竞争力的嵌入式数控产品,对我国数控技术的发展,具有十分重要的战略意义。本论文在上海市科委重点科研项目支持下,对嵌入式数控系统总体方案进行设计规划,重点对部分关键技术进行深入研究,为实现自主知识产权的嵌入式数控产品提供了一定的理论与技术基础。在充分分析嵌入式数控系统各软件模块功能和作用的基础上,深入研究调度模块的功能要求,设计了可靠稳定的调度策略;利用模块化思想,制定了调度模块与其它功能模块的接口定义,并对其实现过程进行了详细阐述,为嵌入式数控系统各功能模块协调、高效工作奠定了良好的基础,为嵌入式数控系统标准化接口提供了参考。分析了运动控制卡硬件特性和驱动程序基本功能和作用,按照Linux操作系统下设备驱动程序开发的一般步骤和基本结构,采用模块化开发的基本思路,对基于ARM处理器嵌入式数控系统运动控制卡驱动程序进行优化开发,保证了嵌入式运动控制卡在Linux环境下的高可靠性工作。在广泛调研总线通讯方式的基础上,通过对各种协议进行深入地分析比较,选择CAN总线作为嵌入式数控系统总线通讯方式,针对嵌入式数控系统强实时、大数据量的数据通讯要求,进行了上层通讯协议的设计与定制,并从硬件选型和软件开发角度阐述了具体的实现过程。最后通过多种测试方法,从不同角度对CAN总线通讯的实时性和可靠性进行测试,并给出了具体的加工实例,测试结果和应用实例表明在国内首次将CAN总线通讯技术成功应用于嵌入式数控系统的数据通讯中。最后,对课题研究内容进行了总结与展望,希望可以对嵌入式数控系统深入研究与开发提供一定的借鉴作用。
杨献金[8]2010年在《基于Windows操作系统的开放式数控系统研究》文中研究表明现代机械制造工业对数控系统提出了更高的要求,设计和开发一种可根据用户需求,迅速建立一个开放式的原型数控系统,适应市场对产品多样化的需求,成为数控系统的发展方向。Windows操作系统具有多任务操作特性,支持多线程,可实现数控系统实时多任务控制,因此在Windows操作系统平台下研发开放式数控系统是一个重要发展方向。本文完成的主要研究工作如下:1.在全面分析开放式数控系统的发展趋势以及传统数控系统存在的不足的基础上,提出了基于Windows操作系统平台,采用IPC机+运动控制卡模式和主从式结构对开放式数控系统进行了研究和开发。其中以GT-400-SV运动控制卡作为数控系统下位机的核心,构成多轴运动实时控制单元;以IPC机作为上位机进行非实时性任务的处理。通过总线通讯和双端口RAM通讯方式,以及制定的上下位机数据传送通讯协议,保障了上下位机的实时数据通讯,实现了直线和圆弧插补,运动加减速控制等实时运动控制内容。在需求分析的基础上,以IPC为硬件基础,根据数控系统功能设计了系统层次结构模型,给出了系统的拓扑结构和系统开放性的实现方法,进行了系统硬件和软件的总体设计。2.在硬件体系结构上,采用模块化方法搭建和扩展硬件系统。选择IBM-PC总线作为功能模块连接的总线标准,选择具有多个EISA插槽的母板构成硬件连接底板,插接符合标准要求的微型计算机板(上位机)和运动控制卡(下位机),搭建了基本的数控系统构架。用户能够通过插接符合IBM-PC总线标准的功能板块扩展数控系统的硬件,组成满足自己要求的系统,实现了硬件的开放性。3.在软件体系结构上,上位机运行主流的Windows操作系统,下位机运行μc/OS嵌入式计算机实时操作系统。将数控系统的软件功能,根据时间紧迫要求,划分为强实时性任务、弱实时性任务和非实时性任务;根据对硬件I/O的操作要求,划分为操作类和非操作类。将实时性强的和I/O操作的功能主要安排给运动控制器执行。对各功能进行分类封装,建立了通用类库。定义了应用程序编程接口(API),通过该接口能把用户专用软件模块扩展到系统中,使系统达到了一定的开放性。4.针对数控系统多任务控制这一特点,对Windows平台下的多线程技术、任务调度策略以及进程间的通讯进行了深入的分析。进而根据数控系统的功能特点,把系统任务分为系统总控进程、人机界面进程、轨迹规划进程和运动控制进程,各进程又划分功能相对独立的子线程,通过设定线程的优先级,利用多线程调度策略和中断机制技术,实现了对数控系统弱实时任务的控制,利用下位机实现了对数控系统强实时任务的控制。系统采用消息、共享内存和命名管道叁种通讯机制,实现了进程间的通讯,保障了各功能模块协同完成加工任务。5.在数控系统软件开发上,以VC++为开发工具,以面向对象的模块化方法设计了人机交互界面软件模块、加工程序预处理模块、译码模块和插补模块,实现了上位机对数控加工代码的编译、系统参数设定和刀具补偿等功能;开发了运动控制功能模块,实现了数控系统的回参考点、点动控制、增量控制、运动加减速控制、主轴控制、进给量调整等基本功能。调试结果表明,采用运动控制卡+IPC机模式,以运动控制卡为系统实时运动控制的核心构建和设计的数控系统,软件系统人机界面友好,组件维护方便,实现了多种运动控制功能,使系统具有一定的开放性。
张书诚[9]2008年在《基于PC的开放式数控系统研究》文中认为开放式数控系统建立在一个开放的平台上,实现开放性、互换性、可移植性和扩展性,具有模块化的结构,允许用户根据需要进行选配、集成和更改或扩展系统的功能,迅速适应不同的应用要求。国际上开放式数控系统研究的相继开展日益引起国内数控界的重视。但目前国内关于开放式数控系统的应用研究尚处于探索阶段。本文围绕着开放式数控系统设计中的相关技术,从开放式的体系结构、系统硬件的开放化设计、系统软件的建模与开发等方面进行了系统的分析,并结合单位实训教学需要进行了开放式数控系统的应用性开发探索,全文主要研究工作如下:(1)在分析探讨现代数控系统发展和开放式数控系统功能特性要求的基础上,结合数控系统设计,给出了开放式数控系统的规划。(2)在硬件结构上,以通用的PC机作为平台,结合运动控制卡良好的控制性能,配以步进电机及其驱动器,组成通用CNC控制系统的配置。采用成熟的PC机和NC硬件来组成控制系统,并遵循开放的标准总线PCI定义,使得构成的系统硬件体系结构具有开放性、模块化、经济性、可嵌入的特点,系统可靠性与运行精度有保障,非常适合于组成中小规模的数控系统。(3)结合硬件配置,进行了开放式数控系统的软件体系结构和开发方法的研究。在软件结构上,基于面向对象的思想,采用中断机制的控制策略与模块化的设计方法,系统的各功能的控制实现分别放置在相对独立的模块中,任意软件功能变化都不会影响到其他模块的运作,通过提供各个模块的相应接口,使之能适应不同用户的要求及应用于不同类型的数控机床上。(4)设计了一个基于PC的开放式数控系统,采用基于PC机+运动控制卡,运行在Windows NT平台上。数控系统的软件编制采用分层、模块化的设计思想,用户界面友好,操作方便,能够容易地进行二次开发、追加最终用户的个性化功能和支持第叁方软件。此外,该系统还拥有良好的网络通信功能。目前已使用该系统取代CAK6140VA车床原有的数控系统,可在单机和基于DCOM技术设计的局域网络制造与视频监控系统下运行,用于高职学生的实训教学取得了较好的效果。
房书文[10]2006年在《PC内嵌NC型开放式数控车床软件的研究与开发》文中指出现代制造业的快速发展过程中，传统数控系统的很多缺点如兼容性差、功能方面不易扩展、人机界面相对固定等日益明显，并且因传统数控系统自身的封闭性而无法利用计算机技术发展的最新发展成果，严重地阻碍了数控技术的发展。开放式数控系统的提出适应了现代技术不断发展的需要，其研究目的是解决市场变化频繁的需求与控制系统专一、框架结构固定之间的矛盾，从而建立一个统一的可重构的系统平台，极大地增强数控控制系统的柔性和适应性。 本文以型号为CK0625的车床改造作为背景，系统、深入地研究了构建基于PC机上的开放式数控系统的技术和方法。在比较了各种开放式数控系统的体系结构的优缺点之后，确定了将开发基于PC+运动控制卡的硬件结构平台上的开放式数控系统作为本次课题的方案。 本文通过对数控系统各功能模块进行详细的分析基础上，利用面向对象的编程思想对各功能模块进行了模块化封装，并且封装的各个模块也可以直接应用于其他类似系统的开发。 本数控系统硬件由工控机、GT-200SV运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机、编码器、变频器等组成。数控系统软件由NC代码读取校验模块、手动编程模块、动态仿真模块、实时显示模块、自动加工模块等，文中详细讲述了各个模块的实现方法及程序流程。 另外，本文利用OPENGL技术实现了一个加工过程的叁维动态仿真系统。 最后，对本文的研究工作进行了总结，并对开放式数控系统的发展做了展望。 本课题所研究的在基于“PC+运动控制卡”硬件平台上构建开放式数控系统的设计和实现方法，为开发基于PC机的开放式数控系统提供了理论和实验的经验，为进一步形成我们自己的开放式数控系统产品并紧跟世界先进制造技术的发展打下了良好的基础。
参考文献：
[1]. 基于C#.NET开放式数控系统的研究与开发[D]. 苏学满. 合肥工业大学. 2007
[2]. 基于PMAC的慢走丝线切割机床数控系统的研究[D]. 李淑萍. 苏州大学. 2007
[3]. 基于总线的开放式数控系统测试平台开发[D]. 张旭明. 华中科技大学. 2006
[4]. 基于固高GE300的开放式数控雕铣系统的研究与开发[D]. 李东军. 北方工业大学. 2008
[5]. 开放式数控木工加工中心数控系统的开发研究[D]. 蔡红健. 南京林业大学. 2008
[6]. 面向数控系统的软PLC的研究与设计[D]. 阳俊将. 华南理工大学. 2012
[7]. 基于ARM处理器的嵌入式数控系统关键技术研究[D]. 邹玉鞋. 上海交通大学. 2007
[8]. 基于Windows操作系统的开放式数控系统研究[D]. 杨献金. 河南科技大学. 2010
[9]. 基于PC的开放式数控系统研究[D]. 张书诚. 合肥工业大学. 2008
[10]. PC内嵌NC型开放式数控车床软件的研究与开发[D]. 房书文. 湖南大学. 2006
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