基于RTX的多轴多通道数控系统及数控可靠性研究

摘要

近年来，随着国内外的数控技术产业化水平不断提高，机械加工产品用户对产品的加工精度、加工效率要求也在不断提高，但对设备、技术投资成本的控制愈加严格。一些车、铣复合型加工机床和组合型机床逐渐出现在市场上，这类机床集多种加工工艺于一体，通过可编程逻辑控制器和数控系统软件，按照任务需要任意改变工作顺序和驱动系统，达到生产加工工艺要求与加工工件技术要求，该类数控系统产品显著特点是精简、高效。但是，这类机床及机床控制系统的定制周期一般很难得到有效的控制，部分定制成功的系统由于过于精简，功能固定、柔性不足，为机床用户对自身产品的调整以及系统维护带来了极大的麻烦。
　　针对现代数控加工行业柔性自动化需求,本文设计了一款多任务多轴多通道数控系统.本系统采用IPC（Inter-ProcessCommunication，进程间通信）+高性能嵌入式系统的体系结构，结合PC机并充分利用PC机的软硬件技术和资源，提高本系统开放性；同时又充分有效地利用高性能嵌入式系统所具有的可靠性、应用性、适应性、资源共享的特点，完成PLC和轴控制任务；使本系统全面实现人机界面、PLC控制、轴控制、运动控制、任务管理等任务，达到本系统预期设计目的。
　　本文首先论述了Windows操作系统实时性方面的局限性,针对Windows的弱实时性能，引入了强实时扩展软件RTX，对其内核进行了实时扩展，并分析了RTX的体系结构和测试了RTX的实时性能。而后，对多通道多任务数控系统的整体结构进行了研究，设计了原型系统。该系统是在Windows下嵌入RTX子系统的环境开发而成的，应用面向对象程序设计方法，采用VC++6.0的面向对象的编程语言，使用前后台型结构模式，利用多线程来实现多任务的执行，通过创建共享内存来实现进程间的通信，实现了机床数控的基本功能。其次，对数控系统的主要模块进行了详细的设计。最后，在交流伺服控制系统试验平台上进行了测试，并进行数据采集分析，系统通过伺服读取每个电机的位置信息，进行记录，并和给定运动指令进行比对分析，将数据整理并以图形和表格形式输出。

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第一章 绪 论

1.1课题背景及意义

1.2传统数控系统和多轴多通道数控系统简介

1.3现阶段研究存在的问题和发展趋势

1.4论文主要完成的工作

第二章RTX实时操作系统

2.1 RTX实时系统平台概述

2.2 RTX简介

2.3 RTX应用架构

2.4 RTX应用领域

2.5 本章小结

第三章 多轴多通道数控系统的总体设计

3.1 系统功能需求分析

3.2 系统总体结构设计

3.3 本章小结

第四章 多轴多通道数控系统的详细设计

4.1 人机界面的详细设计

4.2 通信协议

4.3 任务控制模块的详细设计

4.4 译码模块设计方案

4.5多轴多通道测试台的概述

4.6可靠性

4.7可靠性预计

4.8本章小结

第五章 结论

5.1本论文主要做了以下几方面的工作：

5.2主要创新点有：

参考文献

致谢