塑性成形设备开放式数控系统及其关键技术研究

论文摘要

塑性成形设备广泛应用于各种行业,但目前多数塑性成形设备仍停留在传统的继电器制的水平上,这种专用的数控系统不仅不能满足现代产品的质量要求而且开放性差。开放式数控系统具有良好的通用性和配置性,是实现塑性成形设备数控化的有效途径。 本文以塑性成形设备为研究对象,对其控制特点进行了分析,提出以软件数控技术实现塑性成形设备的数控化,讨论了软件数控技术的研究内容和技术特点。提出了一种层式结构系统参考模型,针对该模型设计了一种软总线方式的系统通讯机制以及相应的系统动态配置方案。 本文对软件数控系统的一系列关键技术做了详细讨论,参考G代码设计了针对塑性成形过程控制的NC指令集,在此基础上提出了一种基于中间目标文件的NC译码方式:给出了缓存指令的监控执行模式:针对Windows特点,本文提出了一种宏观调度和微观调度相结合的多任务调度策略。 最后本文介绍了采用微软组件技术在Windows2000下开发的软件系统原型。 本文提出的层式开放系统模型、基于中间目标文件的译码方法、宏观调度和微观调度相结合的多任务调度策略在系统中起到了良好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 课题背景
• 1.3 开放式数控系统的概念
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 己有工作基础和不足
• 1.6 本文研究内容
• 1.7 本文章节安排
• 第2章 塑性成形设备与软件 NC技术
• 2.1 塑性成形设备控制特点
• 2.1.1 伺服系统特点
• 2.1.2 控制要求特点
• 2.1.3 控制方法特点
• 2.1.4 NC指令特点
• 2.1.5 通用体系结构
• 2.2 基于软件 NC技术的数控系统
• 2.2.1 数控技术主要实现模式
• 2.2.2 软件NC的开放特性
• 2.3 软件 NC的技术特点
• 2.3.1 PC机的通用平台
• 2.3.2 软件复用技术的系统组建
• 2.3.3 多线程技术的并发机制
• 2.4 本章小结
• 第3章 开放系统模型
• 3.1 数控系统模型概述
• 3.2 参考模型
• 3.2.1 基本概念
• 3.2.2 设计原则
• 3.2.3 层次式模型结构
• 3.3 通讯系统
• 3.3.1 基本概念
• 3.3.2 软总线通讯系统
• 3.4 动态配置
• 3.4.1 基本概念
• 3.4.2 文件配置系统
• 3.5 接口协议定义
• 3.5.1 过程控制层与通信层接口
• 3.5.2 控制算法组件接口
• 3.6 本章小节
• 第4章 软件数控系统设计
• 4.1 软件数控系统总体结构
• 4.2 指令系统设计
• 4.2 基本概念
• 4.2.2 指令定义
• 4.2.3 NC代码编写
• 4.2.4 指令解释执行
• 4.3 过程控制
• 4.3.1 功能结构
• 4.3.2 指令监控执行
• 4.4 实时多任务调度
• 4.4.1 基本概念
• 4.4.2 任务划分
• 4.4.3 调度策略
• 4.4.4 资源共享与任务的互斥
• 4.5 系统定时
• 4.5.1 应用层定时
• 4.5.2 过程控制层定时
• 4.5.3 任务调度定时
• 4.5.4 系统监控计时
• 4.6 本章小节
• 第5章 系统实例
• 5.1 环境与开发工具
• 5.2 开放目标
• 5.3 系统模块组织结构
• 5.4 应用模块
• 5.4.1 系统登录
• 5.4.2 主界面
• 5.4.3 指令编辑解释
• 5.5 动态配置
• 5.6 系统性能监控
• 5.7 实时周期任务调度性能
• 5.8 本章小节
• 第6章 结束语
• 6.1 完成的主要工作
• 6.2 下一步的工作
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文
• 致谢