CNC系统体系结构开发.doc

-1-摘要随着数控加工技术的发展和复杂曲面零件的广泛应用，数控系统被广泛应用于机械、电子、计算机、自动控制、检测等各个领域，开放式数控系统的研究目的是要建立一种新型的模块化、可重构、可扩充的控制系统机构，以增强数控系统的功能柔性，能够快速而经济地响应新的加工需求。本文围绕着开放式CNC（ComputerNumericalControl）系统设计中的若干关键技术，从体系结构分析、系统硬件结构地开放化设计等方面进行了研究。全文主要研究工作如下：系统研究了基于PC的开放式CNC系统的关键性基础问题:CNC体系结构的概念及其对系统性能和发展的重要性，现有CNC系统体系结构的特点和缺陷，CNC系统体系结构开放的必要性、开放的理念和目标以及实现开发的途径。在需求分析的基础上，谈论了开放式CNC体系结构的设计原则和概念模型。对开放体系结构CNC系统的开放特性需求，研究讨论了基于CAN总线的模块化体系结构以及各功能模块。关键词:数控系统开放体系结构CAN总线PCI总线-2-AbstractWiththedevelopmentandbroadusedofCNCtechnologyandcomplexcurves,openCNCsystembaseonPChasbeenusedinmachine,electron,computer,autocontrol,inspecteviceetc.TheresearchpurposeofopenCNCsystemistobuildamodular,reconfigurableandexpandablearchitectureofCNCsystemstoimprovethesystemsflexibility,andenablethesystemstobere-developed.Asaresult,CNCsystemscanberesponsivetothemarketquicklyandeconomically.Inthisthesis,somekeyaspectsandtechnologyonthedesignofopenarchitectureCNCsystemsareresearched,includingsystemarchitectureanalysis.openhardwarestructuredesign,driverdeveloping,curveinterpolationtechnologyinmotioncontrol,etc.Followingarethemainworksandresults:thefeaturesanddrawbacksofcurrentarchitecture,andwhyandhowforCNCsystemstobeopen.Someprinciplesandaconceptmodelforopenarchitecturesystemsareproposedwhichcanbeusedastheguidanceofdetaileddesignofthesoftwareandhardware.DesignmethodsofthemodularsystemanditsfunctionmodulesbaseonCAN-busandPCI-busarepresentedindetails.Keyword:CNCOpen-architectureCAN-busPCI-bus-3-目录前言61.数控技术产生的背景62.开放式数控系统结构的产生背景63.本课题的来源和研究意义71.数控系统的发展81.1数控系统的发展历史91.2开放式数控系统的研究91.2.1开放式数控系统的研究发展91.2.2国产数控系统技术的发展122.开放式数控系统的理论研究122.1开放式数控系统体系结构122.1.1开放体系结构的概念122.1.2开放式数控系统体系结构的开放途径132.1.3基于PC的开放式体系结构142.2运动控制器原理152.3开放式CNC系统的概要设计172.3.1开放式CNC系统的需求分析172.3.2开放体系结构CNC系统的设计原则182.3.3基于PC的开放式数控系统的体系结构19-4-2.3.4运动控制卡的硬件结构设计202.3.5软件整体规划21本章小结223.常见的开放式数控系统的体系结构及特征233.1数控系统硬件开放的要求与实现技术233.1.1标准化总线技术233.1.2CAN总线原理与特点263.1.3DSP芯片原理293.1.4接口的模块化设计313.1.5基于PC的开放式设计313.2基于PC的开放式CNC系统运动控制卡的硬件设计323.2.1运动控制卡微处理器的选择323.2.2运动控制卡和上位机通讯设计323.2.3DSP和计算机通讯设计343.