基于CAN总线的DNC实用系统研究

论文摘要

DNC作为现代机械加工企业实现设备集成、信息集成、功能集成的一种新方法,是企业实施FMS与CIMS的必要基础,也是提高机械制造系统最底层设备——数控机床使用效率的关键之所在。本文基于对DNC系统现状和相关技术的深入研究分析,构建了基于CAN总线的DNC实用系统,并对该系统进行了硬件系统设计和软件系统开发。在硬件系统设计中,提出了由单元层、DNC主机工作站层和NC系统设备层组成的3层控制结构运行模式,针对目前DNC底层通信广泛采用的点对点串口通信技术和局域网通信技术的速率低、通信距离短、成本高、实时性差等缺点,并基于CAN总线的实时性好、可靠性高等优越性,选用CAN现场总线进行本DNC系统构建,确定了硬件系统的网络拓扑结构并进行了硬件的选型,该系统不仅简化了通信结构,还能有效提升系统的通信速度,并提高其可靠性和实时性。软件系统根据其实现功能,划分为三个模块:NC程序编译模块、NC程序传输模块以及NC加工信息管理模块。其中NC程序编译模块应用专用编译工具Lex&Yacc实现对NC程序的词法分析、语法分析,应用OpenGL进行刀具轨迹绘制实现对NC程序的语义分析;NC程序传输模块实现对DNC系统的初始化设置以及程序的发送和接收;NC加工信息管理模块应用数据库和ADO技术实现对输入和已存在的NC程序信息以及其它加工信息的统一管理。本文中组建的DNC实用系统,能够高效、快速、准确地对NC程序验证,并能实现高可靠性的数控程序实时传输,还能对NC加工信息进行有效管理,具有工作可靠,结构简单,实时性好的特点,能显著提高NC加工效率,针对我国中小型制造企业有一定的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 NC 机床及DNC 系统研究现状
• 1.2.1 NC 机床发展概述
• 1.2.2 DNC 系统涵义及结构
• 1.2.3 DNC 系统研究现状
• 1.2.4 DNC 技术的发展趋势
• 1.3 本文主要研究工作
• 第二章 DNC 实用系统总体设计
• 2.1 系统需求分析和总体结构设计
• 2.2 硬件系统设计
• 2.2.1 DNC 控制结构运行模式
• 2.2.2 系统通信技术及硬件选择
• 2.3 软件系统设计
• 2.3.1 软件系统方案规划
• 2.3.2 软件功能模块描述
• 本章小结
• 第三章 NC 程序编译模块的研究与实现
• 3.1 概述
• 3.1.1 编译程序的概念及其组成
• 3.1.2 NC 程序编译的必要性分析
• 3.1.3 NC 程序格式与错误源分析
• 3.1.4 NC 程序编译模块结构组成
• 3.2 词法分析
• 3.2.1 词法分析原理
• 3.2.2 专用编译工具Lex 工作原理
• 3.2.3 词法分析实现
• 3.3 语法分析
• 3.3.1 语法分析原理
• 3.3.2 专用编译工具Yacc 工作原理
• 3.3.3 语法分析实现
• 3.4 语义分析
• 3.4.1 语义分析原理
• 3.4.2 OpenGL 图形实现原理
• 3.4.3 语义分析实现
• 3.5 错误处理
• 本章小结
• 第四章 NC 程序传输模块的研究与实现
• 4.1 NC 程序传输必要性与技术分析
• 4.2 控制器局域网总线——CAN
• 4.2.1 CAN 总线性能特点
• 4.2.2 CAN 总线协议层次及其帧结构
• 4.3 NC 程序传输模块的实现
• 4.3.1 系统初始化
• 4.3.2 NC 程序发送与接收
• 本章小结
• 第五章 NC 加工信息管理模块的研究与实现
• 5.1 NC 加工信息管理的必要性分析
• 5.2 数控加工信息管理模块设计原理
• 5.2.1 数据库技术介绍
• 5.2.2 ADO 技术方法
• 5.3 NC 加工信息管理模块的实现
• 5.3.1 本模块设计的基本思想
• 5.3.2 NC 加工信息管理模块结构组成
• 5.3.3 NC 加工信息管理模块软件实现
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢