独立式运动控制器的可编程实现技术

论文摘要

目前,基于计算机标准总线(如PCI、ISA总线)的运动控制器大多采用在高级编程语言环境(如VC)中调用API接口函数的使用方式,但随着运动控制器的硬件功能越来越强大(同时控制多个插补轴),以及对使用的灵活性等方面的要求,这种控制方式已经不能完全满足运动控制器的所有应用需求。通过输入ASCII码指令流来实现编程的独立式运动控制器,成为上述产品的补充及升级。本文以独立式运动控制器的可编程实现技术为中心,研究了独立式运动控制器的开发和实现若干技术。主要由三个部分组成,第一部分是通用的运动控制语言Motion Control Language,它以简洁高效的C语言为框架,内置大量的运动控制指令和必要的系统指令,开放运动控制器的所有资源,覆盖所有运动控制任务。第二部分是MCL语言的嵌入式编译器,将MCL语言编译为便于机器执行的虚拟机字节码文件,并兼有HMI功能。第三部分是运动虚拟机Motion Virtual Machine,它嵌入到原有的运动控制器固件中,实现对虚拟机字节码文件的最终执行。这三个部分是一个整体,是实现独立式运动控制器可编程技术的不可或缺的组成部分。MCL语言是用户对独立式运动控制器进行开发使用的统一编程语言。MCL嵌入式编译器和MVM虚拟机,保证了MCL语言的可行性,使得运动控制器成为一个独立运行的系统。通过各种媒介输入ASCII指令流,即可完成各种控制任务。论文通过对开放式数控系统的实现,包括G代码的兼容性测试和MCL指令的执行试验,验证了方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 运动控制国内外现状
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.3 研究目的及主要内容
• 1.3.1 研究目的与意义
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 第二章 运动控制语言的设计
• 2.1 运动控制特点
• 2.2 运动控制语言的提出
• 2.3 运动控制语言的框架指令
• 2.4 运动控制语言的运动指令
• 2.4.1 复合对象层指令
• 2.4.2 基本对象层指令
• 2.4.3 参数配置层指令
• 2.4.4 映射与触发指令
• 2.5 运动控制语言的系统指令
• 2.6 运动控制语言编程示例
• 2.7 本章小结
• 第三章 嵌入式MCL编译器
• 3.1 编译总体流程
• 3.2 词法分析模块
• 3.2.1 正则表达式
• 3.2.2 词法模块的生成
• 3.3 语法分析模块
• 3.3.1 巴科斯范式
• 3.3.2 语法分析方法
• 3.3.3 语法模块的生成
• 3.4 语义分析模块
• 3.5 表格管理模块
• 3.5.1 标识符表格
• 3.5.2 辅助类表格
• 3.6 错误处理模块
• 3.7 代码生成模块
• 3.8 其他处理模块
• 3.9 本章小结
• 第四章 运动虚拟机的设计
• 4.1 总体设计
• 4.2 用户线程空间
• 4.3 指令集设计
• 4.3.1 内部指令
• 4.3.2 外部指令
• 4.4 定时器
• 4.5 调度执行器
• 4.5.1 调度器
• 4.5.2 执行器
• 4.6 输入输出器
• 4.6.1 输入
• 4.6.2 输出
• 4.7 参数表
• 4.8 本章小结
• 第五章 系统平台的搭建及试验结果
• 5.1 试验平台
• 5.2 试验方案
• 5.3 MCL 版G 代码解释器
• 5.4 试验内容
• 5.4.1 G 代码执行试验
• 5.4.2 MCL 代码执行试验
• 5.5 本章小结
• 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件