基于windows实时扩展全软件数控系统程序结构设计

《基于windows实时扩展全软件数控系统程序结构设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、国内图书分类号：TG659国际图书分类号：621学校代码：10213密级：公开工学硕士学位论文基于Windows实时扩展的全软件数控系统程序结构设计硕士研究生：杨逍导师：李建刚副教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2009年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG659U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringThedesignofsoftwareCNCsystembasedonwindowsreal-

2、timeextensionCandidate:Supervisor:AcademicDegreeAppliedfor:Specialty:Affiliation:DateofDefence:XiaoYangDr.JiangangLiMasterofEngineeringControlScienceandEngineeringShenzhenGraduateSchoolDecember,2009Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文

3、摘要数控制造装备水平是国家综合实力的具体体现，提升数控制造装备水平是实现国家富强的必由之路。运动控制系统是数控系统的核心，而运动控制器是运动控制系统的大脑，对运动控制器的研究具有重要意义。现在的数控系统一般采用“PC机+专用NC控制器”的结构模式，这种结构模式虽然也属于开放式数控系统的范畴，但是系统兼容性差、功能不易扩展、人机界面不灵活、缺乏通信和联网功能。新的发展方向是建立一种模块化可重构的柔性系统结构。本文的研究对象为全软件式的数控系统，是基于Windows实时扩展的一种方法。与传统结构模式相比，主要优势在于所有实时和非实时的数据

4、处理任务都由PC机执行，硬件部分只负责信号的转换与收发，结构相对简单，易于维护，并且不需要在PC机与NC控制器之间进行大量复杂的数据传输。由于Windows操作系统是基于公平性的，各个任务在争用CPU资源时是平等的，满足不了数控系统实时任务运行时独占资源的要求，本文开发了一个实时内核，用于处理实时任务。实时内核运行于Ring0，优先级大于运行于Ring3的非实时任务，从而满足了数控系统对实时响应的要求。最后对接口进行了封装，以DLL的形式提供给用户调用，实现了模块化，用户可以不用了解内核细节，直接调用接口函数自己开发控制系统，实现了开放

5、性。经过试验验证，开发实时内核能够提高系统的实时性，满足数控系统对实时性和多任务的要求。关键词：开放式数控系统；实时扩展；WDM驱动；全软件CNC-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractComputerNumericalControl(CNC)technologyhasbeenplayinganimportantroleinthedevelopmentofacountry’seconomy.ThecontrollerperformstheautomaticcontrolofaCNCmachinetool,whichisthe

6、brainofthesystem.Aresearchonthemotioncontrollerissignificant.Thetraditionalnumericalcontrolsystemscommonlyused“PC+specialNCcontroller”structuremodel,thisstructuremode,althoughalsobelongstothecategoryofopenCNCsystem,butthesystemcompatibilityisbad,functionsishardtoexpand,h

7、uman-machineinterfaceisnotflexible,lackofcommunicationsandnetworking.Thenewdirectionofdevelopmentistoestablishamodularreconfigurableflexiblesystemstructure.ThisresearchobjectissoftCNCsystem,isakindofmethodbasedonthereal-timeextensionofWindows.Comparedtotheconventionalstr

8、ucturemode,themainadvantageisthatallthereal-timeandnonreal-timedataprocessingtasksprocessedbyPC,thehard