基于SERCOS接口的开放式数控系统人机界面开发环境和开发工具的研究

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1、北京工业大学硕士学位论文基于SERCOS接口的开放式数控系统人机界面开发环境和开发工具的研究姓名：齐斌申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：杨建武;陈卫福20040501摘要数控技术是制造业自动化的关键技术，而开放式数控系统是当今世界数控技术的研究热点。为了克服传统数控系统的专用、自封闭以及功能上难于扩展的弊病，本文充分研究了美国的OMAC、欧盟的OSACA(OCEAN)和日本的OSEC等国际先进的开放式数控系统体系结构，并且在学习、分析当今世界上在开放式数控系统领域处于领先地位的BoschRexroth公司的体系结构的基础上

2、，提出了适合我国国情的开放式数控系统参考体系结构。依据此参考体系结构具体构建了基于SERCOS接口的开放式数控系统，并且对体系结构中的入机界面组件和任务调度组件进行了研究和实现。本文的开放式数控系统的软件平台是采用组件化设计方法构建的。按照数控系统的实际构成，将数控系统的软件平台划分为人机界面、任务调度、运动控制、轴控制和逻辑控制等软件组件。系统的各个功能组件是以独立应用程序的方式运行的，组件之问以NML(中性消息语言)和共享内存为通讯平台。开放式数控系统首先应实现人机界面层次上的开放性。本文在总结开放式数控系统对人机界面功能要求的基

3、础上，使用0t可视化编程语言，采用面向对象的编程思想，对人机界面组件进行了设计，在操作方式、系统配置、加工状态显示、客户化操作屏、NC编程等方面实现了人机界面的开放性。在对任务调度组件进行设计时，本文将任务调度从运动控制功能独立出来使之成为联系人机界面组件与运动控制组件和逻辑控制组件之间的枢纽。任务调度组件既要处理来自人机界面的立即命令，同时还要处理代码解释器产生的存储于命令链表中的运动控制命令和逻辑控制命令。任务调度的流程是根据机器的状态和操作模式、代码解释器的状态以及运动控制和逻辑控制的状态，采取周期循环的工作方式执行的。为了测试

4、人机界面和任务调度组件功能的有效性，本文的最后构建了三轴开放式数控系统运行平台，并且在此平台上编写并运行一个数控加工的实例。关键词开放式数控系统、人机界面、任务调度、QtABSTRACTThekeytechnologyoftheautomationofmanufactureISNumericalControl(NC)technology，theresearchhotspotofwhichinnowadaysisOpenNumericalControl(ONC)system．InordertoovercometraditionalNCs

5、ystem’Sdefectssuchasspecialty，self-closedanddifficulttoextendfuctions，inthispaper,weinfluentiallystudysomeadvancedONCsystem’SarchitecturesuchasAmerican’SOMAC，Europe’SOSACA(OCEAN)，Japan’SOSECandonthebasisofanalyzeONCsystem’SarchitectueofBoschRexrothwhoisasuperiorcompanyi

6、ntheareaofONCsystemintheworld．weputforwardaONCsystem’referancearchitecture，whichiSmoresuitabletoOurcountry’Sreality．Accordingtothisreferancearchitecture，wedesignour0NCsystembasedonSERCOSinterfaceandstudyaswellasrealizetheHMIandTaskcomponentofit．Theso,wareplatformofONCsy

7、stemdesignedinthispaperusecomponentdesigningmethod．AccordingtotherealconstructionofNCsystem，wedividethesoftwareplatformofNCsystemintosomesoftwarecomponent，theyareHMI，TASK，MotionControl(Me)，AxisControlandLogicContrl(LC)．Everyfunctionalcomponentruninamannerofindependentap

8、plicationprogram，theycancommunicatewithecchotherthroulghNeutralMessageLanguaeandsharememory．TheONCsystemshould