外文翻译--应用 FIP 现场总线设计分布式体系结构的机床 中文版.doc
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外文翻译--应用 FIP 现场总线设计分布式体系结构的机床 中文版.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:Machine-tool3附件:1.外文资料翻译译文;2.外文原文。指导教师评语:签名:年月日注:请将该封面与附件装订成册。(用外文写)附件1:外文资料翻译译文应用FIP现场总线设计分布式体系结构的机床DapingSONG,ThierryDIVOUX,FrancisLEPAGECentredeRechercheenAutomatiquedeNancyUniversitedeNancyI,BP239,54506Vandoeuvre-l&s-Nancycedex,France摘要:在这篇论文里,我们提出了基于FIP现场总线技术的分布式控制系统。它取代了传统的CNC(计算机化数字控制装置),应用于机床。这个系统由一系列的基于微处理机的模块组成(如PCs,运动控制器,输入输出系统等),它们由快速链路脉冲实时网络相连接。这个系统的主要构想是使得每个模块智能化,以此来提高整个系统的灵活性和容错能力。每个模块都是一个子控制系统,他们完成各自的控制任务,有的是用作运动控件,其他用来评估感应器以及调控执行器。模块之间的通信(即信息交流和同步)是由FLP(快速链路脉冲)而得以保证。这个系统既能任务分布,又能起到设备拓扑分布的作用。在这里我们将讨论一些分布准则,并描述一个实验性实施。1.引言近年来,分布式系统体系结构已经成为许多科学研究工作的课题。它在系统集成上扮演着很重要的角色。在机床控制领域,现在使用的CNC存在着一些固有的缺点。它是集中型的,仅限于一些固定型号的转轴,耗时、不灵活,并且很难与计算机集成制造环境相兼容。超大规模集成电路微处理器技术和通讯网络的快速发展,使人们开始考虑使用分配式控制系统。该系统的优点有:性能高、模块化、完整和可靠,并且不需要完全的硬盘替换就能渐进式扩充。这为控制系统体系结构提供了广阔的前景。本论文致力于一种分布式机床体系结构的研究。它的依据是智能装置在通信线路上的相互连接。它的特点是分布式任务和分布式数据,但其运用的是独特的接入控制系统。系统是运用标准装置和FIP现场总线技术设计而成的,并且经过了实验的论证。在这个实验中,系统控制一个多轴的机器,随着传感器数值的变化,机器成功地作出协调的动作回应。本论文组织如下。第二部分是机床控制系统体系结构的描述。第三部分是泛函分析,控制函数分布图以及分布的准则及其限制性的描述。第四部分简略描述了FIP(工厂仪表协议),以及第五部分是我们实验实施的大纲。最后在第六部分,我们通过一些概要和今后的研究视角予以总结。2.机床控制系统体系结构机床控制系统是个实时的,多工的系统。(图1)是该系统的传统功能体系结构图。他包括三个单元:用户界面和监控,程序装置和伺服机件,以及传感器和执行器单元。这个系统的主要任务是控制工作部件的机械加工。它包括两个不同但相关联的任务体:·保证机床的可移动装置的精确运行轨道并进行速度控制。·检查定位过程的正确实施,对环境的改变做出相应的反应,并在机床上执行指定的操作,如:器械转换、冷却、润滑等。图1功能体系结构按照时间顺序,这个任务也可以划分成两个步骤:控件程序设计和控件程序执行。在第一个步骤中,在机床组合上没有进行直接的操作,只是指定了将要被执行的动作和操作。这个可以看作是数据获知和处理过程。而在第二个步骤中,控件被有效地执行。值得一提的是,在步骤二中出现的平行化是因为其多工的本质。·因为是多轴支持的机床,它拥有不止一个伺服系统来控制它的机械运动(图2)。为了使其精确地在轨道运行,控制系统需要计算所有轴承的中间点的配位。这要花费很多的时间,也需要一个强大的运算控制器。但是通过把局部智能分配给每个轴控件,每个轴承的相应的基本运动可以并行地被计算。这个构想对于传统系统的性能提升有着及其重要的作用。因为对轨道越是要求精确,加工过程就会越复杂,这就更加需要系统是实时的,并且对轴承的同步性也要求更高,也就增加了计算的量。在平行架构系统里,将计算分配到许多处理节点上进行处理,会加快整个计算过程,并且提高了加工的质量、生产率和精确度。对于辅助操作控制也存在着同样的问题,也就是,装置越多,就需要更多的传感器和执行器。逻辑自动性基于一个周期性数据处理过程,这是因为对于指定的一组感应器和执行器,他们的数值是周期性地被读写或者计算的。如果这个计算过程可以被分配到几个节点上,并且并行地同时进行,那么计算每个传感器和执行器的子设备的时间周期会小的多,这就大量地减少了初始时间,也就使得我们能更好地满足实时的要求。图2多桥伺服系统这样就使得我们为机床的控制提出了新的分布结构(图3)。在这个结构里,每个节点都有一个通信模块,并且它们对实际设备拥有局部的决定权。这些节点的一般结构都由一个专用的系统控制,这个专用系统要保存,并且分配和协调远程任务。