基于CAN总线通信的柔性生产线通信调度及应用

摘要

我国目前存在大量的中低档数控机床,由于这类数控机床只具有RS232通信接口且内存容量较小,因此在使用过程中无法与CAD/CAM等先进的制造技术实现无缝联接。为提高我国制造业的水平和企业的生产效率,应该在进行高档数控机床研制的同时,充分发挥现有数控机床的性能与加工效率,本文利用CAN现场总线作为柔性生产线的通信介质,采用DNC技术将中低档数控机床联接入网,构成柔性生产线。实现中低档数控机床边传输边加工,提高此类数控机床的使用效率,实现底层设备的信息化管理。
　　文章重点阐述了柔性生产线通信网络的构建以及系统的通信调度。利用CAN总线作为通信介质将DNC控制主机与柔性生产线中的数控机床相互联接实现通信。DNC控制主机与CAN总线之间通过PC-CAN通信卡进行协议转换,CAN总线与数控机床之间采用CAN-RS232Z协议转换模块实现通信。根据柔性生产线的工作方式,对通信网络的实时通信过程进行分析并建立避免系统出现通信冲突的数学模型。通过分析CAN总线速率、程序消耗率等参数对系统规模的影响,给出了柔性生产线底层通信网络中协议转换模块上下限值在系统规模一定与协议转换模块确定两种情况下的确定方法。通信中各节点调度优先级由节点的状态以及节点所连接的协议转换模块中的数控程序消耗截止时间确定。DNC控制主机依据节点的调度优先级决定一个调度周期内向节点发送数控程序的先后顺序。最后对柔性生产线底层通信网络的重要部件CAN-RS232Z协议转换模块进行了可靠性分析。

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1 绪论

1.1 课题背景

1.2 柔性生产技术概述

1.3 DNC技术概述

1.4 CAN现场总线的发展及特点

1.5 现有的调度理论

1.6 论文的主要研究目的及内容

1.7 本章小结

2 基于CAN总线通信的柔性生产线的构建

2.1 基于CAN总线通信的柔性生产线构建

2.2 基于CAN总线通信的柔性生产线通信冲突

2.3 参数对系统的影响

2.4 基于CAN总线通信的柔性生产线底层通信网络参数设计实例

2.5 本章小结

3 基于CAN总线通信的柔性生产线通信调度算法

3.1 基本定义

3.2 调度周期的确定

3.3 通信调度优先级分析

3.4 可调度性分析

3.5 本章小结

4 CAN-RS232Z协议转换模块可靠性分析

4.1 CAN-RS232Z协议转换模块结构分析

4.2 CAN-RS232Z协议转换模块可靠性模型

4.3 CAN-RS232Z协议转换模块可靠性预计

4.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果