开放式数控的研究.ppt

现代数控技术 开放式数控的研究 刘 青 西安交通大学机械工程学院 工程训练中心 规划 （1）数控系统发展背景、系统的设计方案 （2）主要讲RTOS的工作原理和MMU （3）ARM系统的工作原理和DRIVER的编写 （4）DSP的工作原理和算法移值 （5）RTOS的移值和实时联调 数控系统发展背景、系统的设计方案 第一讲 数控系统发展背景、系统的设计方案 进入 目录 （1）数控技术的发展历史。 （2）国内数控的研究情况。 （3）数控设备的发展趋势。 （4）开放式CNC的产生。 （5）开放式数控的特点。 （6）开放式数控的发展现状。 （7）本课题研究背景和设计思想。 （8）本课题研究目标—硬件设计。 （9）本课题研究目标—软件设计。 目录 （10）本课题研究目标—扩展设计。 （11）系统开放性的描述。 （12）实时和非实时操作系统的比较。 （13）RTOS的选择。 （14）PCNC的阐述。 （15）IPCNC的简述。 （16）基于PC的数控系统的组成。 （17）系统的网络拓扑 （18）硬件设计 目录 （19）系统硬件平台的设计（主控）。 （20）DSP多轴运动控制卡的设计。 （21）各模块的接口协议和通讯。 （22）系统反馈环节的选择。 （22）CPLD实现4倍频和辩向。 （23）CPLD实现高速计数。 （24）CPLD实现变频。 （25）致谢 数控技术的发展历史 （1）1952研制了世界第一台三坐标立式数控铣床。 （2）50-60年代，发展到NC（硬件数控）阶段。 （3）70年代， 发展到CNC（计算机数控）阶段。 （4）80年代，出现高速高精度CNC的开发和应用阶段。 （5）90年代，基于PC的开放式CNC的开发与应用。 （6）当代，主要是基于PC的CNC开放式系统，软件有所提高。 国内数控研究情况 （1）1958 开始起步。 （2）50-60年代，处于研发阶段。 （3）60-70年代，研制了晶体管式数控系统。 （4）80年代，引进设备，进行技术吸收更新。 （5）80-90年代（七五），数控大发展的阶段。 （6）90年代，中国有自主产权的中高档数控设备产生。 （7）1995，高校和研究所加入，推出了基于PC的CNC系统。 （8）当今，着重研究高档数控设备。 数控设备的发展趋势 （1）高速度、高精度发展 。 （2）集成化和智能化 。 （3）可靠性更高 。 （4）开放化和PC化 。 （5）具有更好的通讯功能。 开放式CNC的产生 （1）CNC都采用封闭式结构。 （2）由于控制器功能与机床功能不匹配。 （3）用的硬件结构也限制了系统的本身的持续开发，更新换代慢，不利于数控产品的技术进步。 （4）数控系统的这一现状已不能适应当今制造业市场变化频繁，竞争加剧的形式。 为了解决这个问题，提高数控系统的开放性变的非常重要，人们提出开放式数控系统 的概念 开放式系统特点 （1）互操作性 ： 提供一个统一标准的通讯系统来实现各模块间的数据交换。 （2）可移值性 ：应用程序可在不同的平台上运行。 （3）伸缩性 ：可任意删除各功能模块 。 （4）可交换性 ：可任意互换功能模块 。 开放式数控设备的发展现状 （1）美国的NGC和OMAC计划 。 （2）日本的OSEC计划 。 （3）欧盟OSACA计划。 目前开放式数控尚未形成商业化产品。 美国的NGC和OMAC计划 （1）NGC是里根政府为了提高制造业，提出的广泛的合作关系，提出了NGC发展计划，是由NCMS（美国国家制造中心）和空军共同实施的。 （2） NGC目标：为下一代开放式数控设备的控制器提供一个标准。不同的工程师可以开发出不同的互换性部件。1994年转入工业生产。 （3）OMAC计划：美国的FORD,GM,CHRYSLER等公司在NGC的领导下，提出了OMAC（OPEN MODULER ARCHITECTURE CONTROLLER） （4）主要计划：定义系统基础结构，信息库管理，任务调度，人机接口，运动控制，传感器接口等标准API。构成了完毕的体系结构。有利于系统的二次开发 。 （5）PMAC卡 ：DELTA TAU 公司在NGC和OMAC计划的领导下，成功提出了具有良好特性的多轴运动控制卡 。 （6）PMAC卡和PC之间的接口，双口RAM，并行总线，串口等多种信息交换接口。 提供了丰富的I/O设备、电机接口、能与交直电机连续实现运动控制 ，该卡提供了丰富的接口函数。 日本的OSEC计划 （1）日本是一个数控设备生产大国，仅FANUC公司每年生产的数控系统占世界的50%。 （2）为了保持世界的领先地位 ，1994 年，6家日本的企业开始OSEC计划（OPEN SYSTEM ENVIRONMENT），提出了两种