于现场总线的可重构数控系统的研究

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1、万方数据第12卷第10期2O6年10月计算机集成制造系统CbmputerIntegratedManufacturingSystemsV01．12No．100ct．2O6文章编号：1006—5911(2006)10一1662—06基于现场总线的可重构数控系统的研究王太勇，李波，万淑敏，李宏伟(天津大学机械工程学院，天津300072)摘。要：在研究开放式可重构数控的基础上，构建了基于先进精简指令集微处理器和运动控制芯片的数控平台，提高了系统的集成度和稳定性，实现了生产过程的数字化与高速高精。基于现场可编程门阵列器件的硬件可重构设计，避免了资源浪费，实现了柔性制造。为解决因数控系统信息交互密集而产生

2、的实时性、可靠性等差的问题，在对现场总线时间特性分析的基础上，开发了基于现场总线的开放式数控系统。最后，通过在机床数控系统中的应用，验证了方案的可行性和高效性。关键词：数控；现场总线；现场可编程门阵列；可重构中图分类号：TP273；TG659文献标识码：ARe∞nfigu髓bleCNCsystembasedonfieldbusW．ANGT口i—yo挖g，LJBo，WANSJl“一m锄，LJHo，lg一硼西(Sch．ofMech．Eng．，TianjinUniv．，Tianjin300072，China)Abstract：Basedonthestudyofopenandreconfigurabl

3、eComputerizedNumericalControl(CNC)，theCNCplatformbasedonARMandmotioncontr01chipswasconstfucted，whichimprovedthesystemintegrityandstability，andre—alizedthedigitizationwithhighspeedandhighprecisionintheproductionprocess．TheCNCdesignbasedonFieldProgrammableGateArray(FPGA)avoidedresourceswastesoastoreal

4、izeflexiblemanufacturing．Aftertheanalysisofthetirneperfonmnceoffieldbus，thefieldbus—basedopenCNCsystem、Il，asdevelopedtosolvetlleprobl咖causedbythedenseinfommtioninteractionofCNCsySteminreal—timeandlowreliableenvim啪ent．Fimlly，thef髓sibilityandtheKghemci肌cyoftheHlethod、Ⅳereverifiedthroughtheapplications

5、inthe瑚chinetoolCNCsystems．Keywords：computerizednumericalcontrol；fieIdbus；fieldprogrammablegatearray；recon“gurabIeO引言数控系统的开放性、可重构设计、模块化、网络化是当前数控技术领域研究的热点。开放式数控的技术本质是标准化，它的目标是把复杂的数控技术产品体系分割开，形成公认的模块化构件，让更多的厂商能够参与到数控技术的广阔市场中来。显然，模块化是开放式控制的原始基础和技术雏形，而实现这一目标的前提是共同制定一个产品的标准，准确地说，就是制定一个共同遵循接口的标准，以实现庞大数控系统架

6、构的分解和集成。可重构数控的技术本质是柔性化。其实际上和原有的柔性制造系统一脉相承，只不过加入了管理学和运筹学的技术内容。。不同的是，这种管理过程不是完全由人来主导，而是在人预先定义的决策下，由控制系统本身按照某种程度的自动化来实施的，其目标是系统实现从一种形态转变成另一种形态。重构后的系统，可适应新的制造环境，或提供更优化收稿日期：2005一07—26；修订日期：2005—11一Ol。Received26July2005；accepted01Nov．2005．基金项目：国家自然科学基金资助项目(50475117)。Fo岫dati蛐item：ProjectsupportedbytheNatio

7、naINaturalScienceFoundation，China(No．50475117)。作者简介：王太勇(1962一)，男，山西长治人，天津大学机械工程学院教授，博士生导师，主要从事数控技术、信号测控与分析、网络化制造等的研究。E—mail：tywang@tdme．tju．edu．cn。万方数据第10期王太勇等：基于现场总线的可重构数控系统的研究的效率，这正是柔性制造的核心内容。随着高集成度