外文翻译--基于工业以太网透明模型的层次实时网络CNC系统.doc

毕业设计(论文)外文资料翻译系部：机械工程系专业：机械工程及自动化姓名：学号：外文出处：IntJAdvManufTechnol(2007)DOI10.1007/s00170-006-0676-2附件：1.外文资料翻译译文；2.外文原文。指导教师评语：所选原文资料内容符合本毕业设计及专业方向要求，篇幅饱满，翻译用词准确，语句通顺。签名：2009年3月18日注：请将该封面与附件装订成册。(用外文写)附件1：外文资料翻译译文基于工业以太网透明模型的层次实时网络CNC系统摘要随着市场上工业以太网的重要性日益增加，人们急切的需要基于工业以太网透明模型的网络化CNC（计算机数字控制）系统。为了实现这一目标，本文设计了一种基于以太网/因特网的层次实时网络，叫做RNH-CNC。为评估其性能，进行了一些实验，并对结果作了分析。结果表明基于实时以太网的现场层通讯能满足硬件实时任务的要求。基于可开关的以太网的NC服务器计算机和NC核心计算机之间的通讯也达到了软件实时任务的要求。结果证明基于工业以太网透明模型的CNC系统是可行的。关键字CNC网络实时工业以太网1.引言随着信息技术的发展，网络化CNC系统有两个特点6:(a)远程作业处理。基于因特网和局域网（LAN），CNC系统能执行远程操作遥控，例如远程设计、远程管理、远程监控和远程故障诊断。(b)基于现场总线的现场设备控制。需要基于高速现场总线的实时现场设备控制。现在已经提出了多种方法来支持网络CNC系统。特别是许多论文重点在现场总线，它们提出了可行的解决方法，而这些都是建立在专用现场总线上的，例如CAN,Profibus,SERCOS。此外，随着以太网的发展，一些文章提出了将以太网和RS232相结合的CNC系统解决方法3，8。近几年来，以太网技术得到迅速完善，它的速度已经从一开始的每秒10M提高到每秒10G。理论上，以太网的速度比现存的专用现场总线的速度快得多。例如，每秒10G的以太网速度是每秒12M的PROFIBUS速度的830倍，是每秒1M的CAN速度的10000倍。根据美国权威研究机构（ARC）的报告，工业以太网将促进未来现场总线的发展，并且可能工业控制网络标准统一起来。据此，在网络CNC系统中引入工业以太网也将是CNC系统发展的新方向。目前，一些机构在集中研究工业以太网的关键技术上。工业以太网有两种应用模式7.一种是混合模式，一般可用于上层来连接企业以太网LAN，而下层仍然用低速专用现场总线。有几种研究结果，例如Profinet、ModbusTCP/IP、Ethernet/IP和iLON。混合模型是一种折中的方案，其主要动机来自于各个现场总线制造商要，要将专用现场总线和企业以太网相连。它们全都建立在IEEE802.3和TCP/IP的基础上，但是应用层协议是多种多样的，且连接专用现场总线到以太网的关键技术也是专门的。这些专用技术和多种多样的应用层协议影响直接到专用现场总线的广泛应用。另一个是透明模式，即在所有层都采用了以太网/因特网（从上层到下层）技术。对工业以太网来说这是一个完全的解决案，但仍存在一些难题。主要问题是工业控制以太网的实时性能的改进。为解决这问题，在两方面加快了透明模型的主要研究。其中一个是可开关的以太网的研究，另一个是实时控制协议的研究。尽管已经有了解决这些以太网问题的研究成果，但是离实际应用还有一段距离。本文通过综合考虑CNC系统的特点，提出了一个基于工业以太网透明模式的层次实时网络CNC系统（RNH-CNC）。论文其他部分结构如下：第二节中，介绍了RNH-CNC系统体系结构；第三节中描写了RNH-CNC的实现；第四节涉及实验和评估；最后，第五节给出了结论。2.RNH-CNC系统体系结构2.1网络和硬件体系结构RNH-CNC系统体系结构分成4个层次（如图1）：最底层（第1层）包括现场设备（例如伺服系统、输入/输出设备）；第二层包括NC核心计算机；第三层包括NC服务器计算机和其他系统（如：CAD，CAPP）；最高的层是基于因特网的网络浏览器计算机1。从最高层到最底层分别是非实时因特网、软实时以太网和硬实时以太网。TCP/IP/Ethemet以太网软实时以太网硬实时以太网伺服电机接口硬实时以太网伺服电机伺服电机接口伺服电机网络浏览器网络浏览器图1网络和硬件体系结构NC服务器计算机2.2软件结构RNH-CNC系统的软件体系结构如图2所示。它也被划分为四个层次：基于因特网、NC服务器、NC核心、现场设备控制的远程操作。远程操作包括远程设计、远程管理、远程故障诊断、远程监控等。NC服务器起的作用如下：(a)CNC人机界面（HMI）：用于实现监测，控制，参数管理，过程信息显示，刀具轨迹显示，以及更新。(b)网络服务器：提供基于因特网的网络服务器功能，包括基于网络的设计、管理、故障诊断和监控等服务。(c)软实时以太网（SRE）接口：基于以太网，在NC服务器计算机和NC核心计算机之间提供软实时数据交换功能。NC核心包括CNC核心功能，软实时以太网接口（SRE界面），硬实时以太网接