开放式数控系统平台架构及其应用研究

摘要

数控技术和数控装备是制造业现代化的重要基础,它直接影响到一个国家的经济发展和综合国力。传统的数控系统大多采用封闭式控制结构,用户难以在其平台上进行二次开发,解决这一问题的方法是建立具有开放式体系结构的CNC系统。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要求。基于PC平台和Windows操作系统的开放式数控系统(OpenCNCSystem)已经成为当前数控技术的研究热点和发展方向。
　　本文对开放式体系结构和系统平台进行了全面地研究,分析了国内外开放式数控系统的研究情况以及在PC平台上实现开放式体系结构的发展现状,同时,对基于PC平台的开放式数控系统的硬件方面和软件方面进行了方案设计。在硬件设计上,采用“NC嵌入PC”型结构,并对基于PCI总线的运动控制卡进行了设计;在软件设计上,利用Windows2000/XP平台,以VisualC++作为开发工具,实现了激光焊接系统的应用研究,体现了开放式体系结构的基本思想。
　　在开放式数控平台中,由于Windows的操作系统是通用的,具有软件和硬件的开放性,从软件到硬件都在不同程度上实现了模块化,便于系统移植和配置更改,对于相同类型的数控加工机床具有推广和应用的价值,同时,对开放式数控系统的进一步开发和研究有着重要的意义。

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第一章 绪 论

1.1 数控系统的发展历史

1.2 开放式数控系统及其现状

1.3 本课题的研究意义

1.4 本论文主要研究内容

1.5 本章小结

第二章 开放式数控系统的硬件体系结构设计

2.1 系统硬件结构方案选择

2.2 运动控制卡的构成

2.3 本章小结

第三章 运动控制卡结构设计

3.1 I/O模块

3.2 D/A转换模块

3.3定时中断模块

3.4编码器电路

3.5 PCI总线

3.6 配置空间

3.7 PCI接口电路

3.8 本章小结

第四章 基于Windows2000/xp的开放式数控系统实时性的实现

4.1 通用操作系统

4.2 实时操作系统的概念及要求

4.3 运动控制系统的实时性要求

4.4 数控操作系统软件的性能分析

4.5 windows操作系统的实时性分析

4.6 Windows操作系统的实时扩展方法

4.7 本章小结

第五章 驱动程序的开发

5.1 WDM驱动程序模型

5.2 驱动程序的开发工具

5.3 设备驱动程序主要模块的设计

5.4 本章小结

第六章 数控系统的软件设计及开放式数控平台的应用研究

6.1 数控系统软件的特点

6.2 数控系统的软件结构

6.3开放式数控平台在激光焊接中的应用研究

6.4 本章小结

第七章 总结与展望

参考文献

致谢