开放式数控技术基本上得到很好的应用和推广,而且真正意义上的开放式数控系统也已经投放市场,如美国MDSI的OpenCNC软件CNC。
=“,德国Power Automation公司的PA 8000 NT—CNC系列“1、德国Bosch Rexroth AG公司用MTC2001和ISP200i软件控制扩展了IndramatSystem200,提供了一个创新软件CNC和软件PLC控制平台的所有优点“。
等。
与国际先进水平相比,国内的开放式数控系统的研究还处于体系结构探索,先进技术引进的初级阶 全开放PCNC硬件功能模块的底层通讯开发 段,研究工作大多是基于单台设备的自动化要求来设计数控系统的软硬件结构,即采用 在工业PC或普通PC的总线插槽上插入运动控制卡和I/O卡,配以自行开发的控制软件 和管理软件来完成数控系统的基本功能,也就是我们常说的PCNC。
其中选用的运动控制 卡多数是美国De〕ta Tau公司的PMAC,Hewlet%一Packard的OAC500以及国产的GM系列 可编程运动控制器m1。
虽然国内的这些系统在应用软件上体现了开放式数控系统的模块 丝:亘握篮世塑盟缠鲑!堡量丛旦昱复星壅进!麴蕉亟煎照煎鲑醒星重量撵态垫壁童直 运塾蕉剑矍〔塞笪型丝!堂旦尘旦L苤鳆旦叠邈篚搓基煎夔鲑遮查圭闾丕篚塑亘鳖基: 而且维护成本高,不易升级:再说这些数控系筮多錾丝DOS或windows 95蕴塑往垩盘, 玉论是图形显示功能,还是网络连接篚左笠圣方面塑不地堡在的主流操作系统Windows 98/2000/NT/XP。
针对国内数控技术的发展及应用状况,为了实现Nc核心+数控软件这一层次的全开 放,本文将在这样的背景下展开研究工作。
O.2选题背景 根据开放式数控系统(CNC)的要求:可移植性、可伸缩性、互操作性,PCNC要实现这一层次的全开放,不仅要实现数控软件的开放,还要实现硬件的丌放。
前者是国内目前大多数数控系统供应商能够做到的,现在要实现PCNC的全开放,关键在于后者的开放。
硬件开放和软件开放一样,也应该实现功能模块化。
这里所谓的硬件功能模块化是指在数控系统中将那些关联性比较大的数控功能划分成一个模块,比如多轴控制模块、模拟I/O模块、PLC模块等。
这些模块的划分标准应该尽量做到单一功能完善,而不能象PMAC运动控制卡那样把数控系统的伺服控制、PLC控制和其它功能集成于一体,看上去CNC的硬件设备减少了,集成度高了,成本也就相应的降低,但是它没有充分考虑到今后使用当中的维护、升级以及同类设备间的替换问题。
众所周知,一个系统对外表现的功能越单一,那么它的维护和改良(即升级)就越容易,而象PMAC这样的运动控制器则相反。
当要对它进行维护和升级时,由于各个功能模块之间的相互制约,使得其费用增加,而且难度加大,最后得到的效果也不见得就很理想,所以将数控系统的硬件功能模块单一化处理,就可以获得数控系统的硬件开放。
用户根据自身的需求配置数控系统硬件时,不仅不受制于专有的运动控制器供应商,而且还可以降低数控系统硬件设备供应商的工作量和开发难度,使他们能够集中精力开发出符合Pc机开放式标准总线的数控产品,用户在使用这些数控硬件产品时,就如同使用象打印机这样标准的外设一样,实现即插即用,任意配置,可真正做到开放式CNC的互换性、可伸缩性。
PCNC的另一部分是Pc平台上的数控软件,国内对开放式数控系统的研究也主要集中在这一领域,而且也做得比较成功,主要利用了当前流行的面向对象的技术、COM/DCOM技术、可重构技术等计算机技术。
随着微软产品的不断摧陈出新,目前市场上常见的操作系统有Windows 98/2000/NT/XP,因为在这些操作系统上具有丰富的计算机软件资源、友好的GUI和快捷的网络资源,所以今后它们将成为主流的操作系统。
为了使PCNC的数控软件功能更加完善,应该选用这些操作系统做为数控系统的软件平台。
另一方面,考虑到CNC硬性功能搓块的移植性,也应该选用以上操作系统做为CNC的软件平台。
其中的设备驱动程序将根据Windows驱动程序模型(WDM)来设计。
WDM(Win32 Driver Modal) 全开放PCNC硬件功能模块的底层通讯开发 是Microsoft推出的最新一代的Windows设备驱动程序模型,支持即插即用、电源管理、 WMI和NT事件,它除了通用的平台服务和扩展外,还实现了r一个模块化的、分层次类型 的总线驱动程序和类驱动程序。
WDM定义了一个基本模型,能处理多种类型数据。
该模型 为每种类型的设备进行扩展,使驱动程序开发者更容易从~种类型的设备转移到另一种 类型的设备,而且它也意味着驱动程序模型的内核实现更可能是固定的。
由于Windows 98 还支持层次不明晰、安全性差的VXD类设备驱动程序,而可靠性是数控系统的·个重要 指标,并且系统软件如果想适应更新、性能更优、更稳定的操作系统,应采用wDM类的 设备驱动程序。
WDM不仅支持None、PCI、PCMCIA、PNPISA,还支持USB和IEEEl394总 线,为开发新一代的更快速的开放式数控系统提供了条件”11。
对于CNC的硬件设备供应 商来说只用开发相应的WDM设备驱动程序,就能将硬件功能模块在不要做任何修改的情 况下应用于以上不同的操作系统,可实现软件平台的无关性,大大缩短数控系统的开发 周期。
用户在选用不同的数控硬件功能模块时,不必对上层的应用软件进行修改,只需 安装不同的驱动程序,真正体现了开放式数控系统的互换性和可扩展性。
以上正是本文的选题背景。
0.3文献综述0.3.1开放式数控技术发展概况 专有体系结构数控系统在其发展的早期,是有其合理性的。
当时计算机、机床价格昂贵,加工费用高,故障率频繁等,导致了传统数控系统的计算平台是一种专用计算机。
随着微电子技术及相关技术在近20年的迅猛发展,特别是微处理器技术的应用,传统的封闭式数控系统的弊端曰益暴露出来。
不同的数控厂家开发的软硬件不能互相替换,缺乏兼容性,阻碍了数控系统的升级换代和数控机床生产者对市场和用户的快速响应能力,造成人力、物力和财力的巨大浪费。
在这种背景下,世界各国开始广泛重视数控系统开放技术的研究。
开放式数控系统的研究有利于解决变化繁杂的需求与控制系统专一固定的框架之间的矛盾,从而建立一个统一的可重构的系统工具平台,极大地增强数控系统的柔性和适应性。
一方面可以使得制造商能够摆脱对单一数控系统供应商的依赖,更加自由地将自己或第三方的面向用户的解决方案与系统集成,另一方面又可使控制系统的厂商专注于提高系统本身的性能,大大减少各类维护的费用和缩短交货期01。
1.开放式数控系统概念及其主要研究内容…”o“” IEEE(国际电气电子工程师协会)是这样定义开放系统的:“具有下列特性的系统可称为开放系统:符合系统规范的应用可运行在多个销售商的不同平台上,可与其他的系统应用互操作,并且具有一致风格的用户交互界面(An open system providescapabilities that enable properlY implemented applications to run on a varietyof platforms from multidle vendors,inter—operate with other systems applicationsand present a consistent stYle of interaetion with the user.)”。
针对开放式数控系统的应用需
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通过minicom和kermit利用串口下载内核映象和文件系统
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多年来只想说一句,我不怪你