电火花制标计算机实时控制系统的研究与开发

论文摘要

本文详细介绍了运用开放式数控技术的电火花制标实时控制系统的设计与实现。首先，分析开放式数控技术的电火花制标实时控制系统的实际应用需求，结合国内外数控技术的发展现状及趋势，再结合数控技术的发展所需，以及数控电火花成型加工的工艺，根据课题的软件和硬件环境的现状，将整个系统分为硬件和软件两部分来进行设计开发。硬件部分的设计主要是能使现有的硬件设备(PC机、制标机、驱动器、PCI光电隔离卡)能很好的配合运作加工，其中还需要针对PCI光电隔离卡进行改造。软件部分的设计，根据对当今国际上数控领域最具有影响力的三种计划(OMAC、OSEC和OSACA)进行比较分析，以最为适合的OMAC结构模型作为开放式制标控制系统软件结构的基础，建立自己的软件结构模型，并在此基础上实现该系统。在系统的实现过程中，对系统中一些关键技术展开了深入分析与研究，具体有以下几点：●多任务并行处理，采用了一种最佳的数据处理方法，即节省了内存资源又提高了运行速度，有效的提高了制标加工的效率。●实时中断处理，在不增加其他硬件的基础上，通过分析比较各种实时控制方法的运行效果，采用了中断处理技术，能达到较高的精度要求。●前后台型软件结构，整个系统将不同的软件模块分为前台程序和背景程序，前台程序是一个实时中断服务程序，它几乎承担了全部的实时功能，如插补、位置控制、机床相关逻辑和监控等。后台程序是指实现输入、译码、数据处理及管理功能的程序，亦称背景程序。前后台程序互相配合来完成制标控制加工过程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 数控技术的发展历程及发展方向
• 1.3 国内外开放式数控系统的发展概况及研究动态
• 1.3.1 国外开放式数控系统的发展概况及研究动态
• 1.3.2 国内开放式数控系统的发展现状及研究动态
• 1.4 数控电火花成型加工
• 1.4.1 数控电火花成型加工工艺
• 1.4.2 数控电火花成型机床的组成
• 1.4.3 电火花成型加工数控系统的发展趋势
• 1.5 电火花制标计算机实时控制系统的主要技术难点分析
• 1.5.1 本文的主要研究工作
• 1.5.2 电火花制标计算机实时控制系统概述
• 1.5.3 主要技术难点分析
• 1.6 系统的整体设计思想和全文组织
• 1.6.1 系统的整体设计思想
• 1.6.2 全文组织
• 第2章 电火花制标计算机实时控制系统的硬件结构设计
• 2.1 开放式制标控制系统的硬件结构
• 2.2 步进电机的控制技术
• 2.2.1 步进电机的基本原理
• 2.2.2 步进电机的细分驱动原理
• 2.3 PCI光电隔离卡的原理
• 2.4 开放式制标控制系统中PCI光电隔离卡的改造设计
• 2.4.1 实现TTL电平输出
• 2.4.2 开关量输入的接法
• 第3章 电火花制标计算机实时控制系统的软件结构设计
• 3.1 当前开放式数控系统模型的综合比较分析
• 3.2 OMAC结构模型
• 3.3 制标控制系统的软件结构模型
• 3.3.1 人机交互层的设计
• 3.3.2 NC控制层
• 3.3.3 实时内核层
• 第4章 开放式制标控制系统的功能实现
• 4.1 实现功能
• 4.2 数据的输入和输出
• 4.2.1 数据输入
• 4.2.2 数据输出
• 4.2.3 放电伺服控制回路
• 4.3 计算机数控装置软件结构类型
• 4.3.1 CNC系统的控制软件结构特点
• 4.3.2 前后台型软件结构
• 4.4 开放式制标实时控制系统的功能实现
• 4.4.1 开放式制标实时控制系统的软件结构
• 4.4.2 并行处理
• 4.4.3 多重中断
• 第5章 开放式制标控制系统中实时控制的实现
• 5.1 CPU与接口交换数据的方式
• 5.2 中断过程与中断技术
• 5.3 中断优先级排队方式及中断嵌套
• 5.4 PCI总线中断技术
• 5.4.1 PCI中断如何纳入系统的中断结构
• 5.4.2 PCI总线配置及实现技术
• 第6章 开放式制标控制系统的调试
• 6.1 调试环境
• 6.2 开放式制标控制系统硬件的调试
• 6.2.1 PCI光电隔离卡的调试
• 6.2.2 步进电机及制标机的调试
• 6.3 开放式制标控制系统的软件调试
• 6.3.1 单元测试
• 6.3.2 组装测试
• 6.3.3 确认测试
• 6.3.4 系统测试
• 6.4 本系统调试所遵循的原则
• 6.5 调试结果
• 第7章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果