基于PC的數(shù)控加工平臺系統(tǒng)的研究.pdf

1、數(shù)控技術(shù)是制造自動化的關(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，在數(shù)控機床上獲得越來越廣泛的應(yīng)用。開放式數(shù)控系統(tǒng)正進入一個嶄新的發(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PC機實現(xiàn)包括譯碼、插補、位置控制等功能在內(nèi)的所有數(shù)控功能。

2、軟件實現(xiàn)的靈活性有利于數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)更高層次的開放性。“基于PC”是目前實現(xiàn)CNC開放化比較現(xiàn)實而明確的途徑。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)動器的任務(wù)。設(shè)計、集成并實現(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，價格低廉，適應(yīng)未來先進制造技術(shù)的要求。 本文首先分析了開放式數(shù)控系統(tǒng)的特點、

3、發(fā)展趨勢以及國內(nèi)外對開放式數(shù)控的最新研究成果的狀況。然后對于基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)的開放性、體系結(jié)構(gòu)、操作平臺及軟件結(jié)構(gòu)等進行了詳細的論述，在此基礎(chǔ)上開展了如下幾個方面的研究： 1．分析了CNC系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)及特點后，針對數(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)的實時性等進行了詳細分析，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．對機床數(shù)控中的各個模塊做了進一步的深入研究，對零件加工程序

4、的輸入模塊、代碼解釋模塊、加工過程實時顯示模塊、插補運算模塊都給出了詳盡的理論闡述及算法框圖。并對軟件型CNC系統(tǒng)控制軟件人機界面進行了總體的介紹，初步實現(xiàn)了該系統(tǒng)所具備的功能。 3．分析了實時多任務(wù)并行處理的基本概念，并詳述了實時多任務(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)的實時并行性，采用Windows的多線程技術(shù)對此系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度進行優(yōu)化，提高了系統(tǒng)響應(yīng)能力。 4．比較了在PC平臺下開發(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)特點和當(dāng)前在Windows操作系統(tǒng)下實現(xiàn)實時控制的各種方案；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)動程序的開發(fā)，解決了Windows操作系統(tǒng)難于應(yīng)用于實時控制的難題。 5．詳細分析了WDM驅(qū)動程序的特點、工作原理，根據(jù)本系統(tǒng)的特點對WDM驅(qū)動程序的開發(fā)工具進行了選擇；按照實時性要求對CNC系統(tǒng)進行了軟件模塊劃分；解決了數(shù)控系統(tǒng)WDM程序和上層應(yīng)用程序通信