开放式数控系统体系结构的适应性研究

摘要

本文讨论的主要内容是开放式数控系统软件体系结构的适应性。数控技术在制造业中占有重要地位，而开放式数控系统是目前数控技术的发展趋势，因此构建一个具有一定覆盖能力、并具有广泛适应能力的数控系统具有重要意义。 本文提出的适应性概念是指系统对于现在或者将来可预见的、并且将会影响到系统的组织结构和实现方式的各种内部或者外部影响因素的适应能力。现阶段，对于开放式数控系统来说，面临的主要影响因素包括：系统实现多种组合方式的要求、满足不同类型数控设备的要求、结构灵活可剪裁可配置的要求。 文章首先对课题的选题背景进行了简要的阐述，介绍了开放式数控的基本概念和数控系统的开放性定义，总结了近几年来相关领域的国内外研究发展现状和本课题的研究内容和实际意义。 文章接着介绍了与论文研究内容相关的几项关键技术。EzCOM组件技术提供了模块动态加载的重要功能和便捷的编程方式；和欣操作系统提供了一个相对开放的系统平台。本文所讨论的系统是基于和欣操作系统平台，采用EzCOM技术实现的。 文章的第三章和第四章是本论文的中心内容，它详细的描述了整个系统的分析与设计思路和实现中所采取的策略。数控系统适应性分析部分分析了开放式数控系统当前所面临的各种适应性问题，指出了本论文要重点解决的适应性难题；在体系结构应对策略中针对系统要解决的几个适应性问题一一给出了体系结构的解决方案。在论文完成内容部分我们明确了原有系统已实现的功能和未实现的功能，并指出存在的问题和本论文完成的工作内容。系统分析与实现部分以子系统为单位，遵循从整体结构到局部实现原理的顺序，对系统的整体结构和各个子系统的设计和实现以及设计与实现过程中所采用的策略和所作的权衡做了详细说明。例如：为了满足用户对于开放性的定制要求和系统实现不同组合形式的要求，我们主要采用了Adapter(适配器)模式，通过该模式，可以做到在不更改整个系统的前提下将硬件板卡或者第三方提供的软件适配到现有系统中，替换系统中对应的运动控制模块或者逻辑控制模块。 最后，我们对本文所提出的软件体系结构做了适应性案例分析总结，分析总结的内容主要针对系统当前所解决的几个适应性难题，从而论证本文中提出的解决方案和实现策略具备一定的合理性，能够解决数控系统所面临的一部分适应性问题。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2课题意义

1.3开放式数控技术发展概况

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.3.3未来发展趋势

1.4本文主要研究内容

第2章相关技术概述

2.1 EzCOM组件技术

2.1.1 EzCOM组件技术简介

2.1.2 EzCOM组件模型

2.1.3 EzCOM组件技术的特点

2.2面向网络服务的组件化操作系统—和欣操作系统

2.2.1和欣操作系统简介

2.2.2和欣操作系统体系结构

2.2.3和欣操作系统应用领域

2.2.4和欣操作系统特点

2.3本章小结

第3章数控系统适应性分析

3.1数控系统简介

3.1.1典型数控系统工作原理

3.1.2几种典型的数控系统类型

3.2数控系统的技术性能指标

3.3开放式数控系统面临的适应性难题

3.3.1适应系统实现的多种组合方式

3.3.2适应不同开放程度和开放层次

3.3.3适应部分不同类型数控设备

3.3.4结构灵活，便于系统裁剪，用户配置

3.4体系结构应对策略

3.4.1适应系统实现的多种组合方式的要求

3.4.2适应不同开放程度和开放层次的要求

3.4.3适应部分不同类型数控设备的要求

3.4.4适应结构灵活，便于系统裁剪，用户配置的要求

3.5论文完成内容

3.6本章小结

第4章系统设计与实现

4.1系统整体结构设计

4.1.1系统硬件结构图

4.1.2系统层次结构设计图

4.1.3子系统划分设计图

4.1.4系统关键接口设计

4.2人机界面子系统设计与重构

4.2.1人机界面设计目标

4.2.2可定制人机界面的实现机制

4.2.3人机界面子系统结构设计图

4.4运动控制子系统设计与重构

4.4.1运动控制子系统结构图

4.5逻辑控制子系统设计与实现

4.5.1可编程逻辑控制器简介

4.5.2可编程逻辑控制系统设计

4.5.3逻辑控制子系统结构

4.5.4逻辑控制子系统工作原理

4.5.5逻辑控制实例

4.6运动控制与逻辑控制共享区的设计与实现

4.6.1共享区设计目标

4.6.2共享区内部结构设计图与工作原理

4.7系统驱动层设计与实现

4.8基础类库子系统

4.8.1设计目标

4.8.2容器类

4.8.3文件类

4.8.4辅助类

4.9本章小结

第5章系统适应性总结

5.1系统对于多种组合方式实现的适应性

5.1.1系统实现的多种组合方式

5.1.2体系结构的应对策略

5.2系统对于不同数控设备的适应性

5.3系统对于结构灵活、便于裁剪，用户配置的适应性

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢

附录

附录1 PLC系统支持的指令表

附录2 PLC程序支持的数据类型表