论文研究-嵌入式数控冲床的设计与实现 .pdf

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嵌入式数控冲床的设计与实现,王燚,龙毅宏,本文在研究嵌入式数控理论的基础上,分析当前以工控微机为核心的数控系统所带来的诸如缺乏可裁剪性、结构复杂及稳定性差等问题,
山国酿技论文在线 驱动等。 Ⅱl是免费的实时操作系统,它基于优先级抢占式和可裁剪多任务实时内核并具有 丰富的中断管理功能3,绝大部分代码采用语言编写,可移植性好。是一种开放源 代码的轻量级 协议栈,它保存了协议的主要功能,并且只需要很少和 空间就可运行,非常适合嵌入式系统。 文件系统是微软早期推出的文件系统,适合容 量在以下的存储器中使用,具有高度的兼容性,口前仍用于个人电脑及移动存储设备中, 足以满足本系统需要。 数控应用软件主要完成了以下功能: )人机交互()部分,包括数控、、等代码的编辑,操作命令的输入及 各种状态的显示等。 ()数控加工文件的管理。 ()各种枚障诊断及加工代码的格式检查。 ()数控、、等代码的编译,将代码转化成运动控制模块可以执行的代码 格式。 ()系统所需的各种参数设置及厂家要求的各种设置。 ()监督和管理各种运动状态 )与运动控制模块()的通信,实现将各种命令、参数、可执行代码及各种状 态的传递 ()各种运动模式操作,比如循环加工、单步加上、暂停和终止等 ()采用协议,通过网络接收由发送的加工代码文件。 ()实现盘的读取和写入,并支持热插拔。 主程序 加 网参状|故代|代 DSP终数态障码|码 通 设 诊 编 编 信输|置 断译辑 工文件管理 器 卡驱动UsB制器驱动显示与键盘驱动串口驱动文件系统 多任务uCOS内核 Bootloader 图嵌入式数控运行和管理模块软件架构 ()嵌入式数控运动控制模块 模块软件架构如图α)所示插补程序采用中断实现,执行插补、反向间隙补伫, 计算进给量,并且监控状态。进给控制模块首先把某一个轴的位置信息转换成控制信息 (比如脉冲宽度、方向等),然后通过产生脉冲和相应控制信号,经过 模块传送给该轴的伺服控制器,完成运动控制。同时中断程序中还监控各和信号, 山国酿技论文在线 诸如零点、限位及主轴信号等。 主程序则通过调用各模块程序,完成诸如代码的接收和缓存、监控和实时向运行管 理模块()反馈各种状态信息、接收处理代码、命令和各种参数及软件和硬件限 位等功能。 数据接收模块负责接收来自运行和管理馍块的代码和各种命令,针对代码另外 没计了队列缓冇机制,徼据发送模块则向运行和管理模块反馈诸如坐标、状杰、冲孔数、 当前加工行及加工阶段等信息。 懍作命令处理模块处理操作者通过按键、开关等产生的操作指令(循环启动、暂停及主 轴启动等),代码处珄模块则处理从运行和管理模块接收到缓存队列中的代码,不同代 码(、、等)则调用相应子程序处理。 主程序 中断服务程序 加工代码的接收与缓 时向 接收处理加工命令和 进 状 给 反馈状态信 插补 态 控 监 制 控 存息参 串口通信 控制 图()运动控制模块软件架构 实现功能及展望 实现了基本的人机交互功能,操作者可通过代码编辑器编辑代码文件,或通过 外接盘拷贝代码文件,也可通过网络传送文件,方便、直观的管理和执行本地 文件以及移动盘文件,多种操作模式控制(循环启动、单步执行、暂停和终止),实 时显示各和状态、冲孔数、当前加工模式、当前坐标、当前加工文件名及路径并高亮显 示当前执行代码,故障诊断和代码检查及各种操作错误提示,可手动移动送料机各轴、回零、 打孔、急停、运动模式切换(连续进给増量进给)等操作并具有软件和硬件限位功能。 本系统基本能满足当前数控冲床的各项要求,但部分功能还有待完善: )人机交互功能较简单,可继续完善。 ()木能充分开发网络功能,针对当前嵌入式系统的网络化发展趋势,在以后的产品 开发中可以开发和完善网络功能,应用嵌入式等先进技术,实现机客户端或者直 接通过浏览器远程访问和控制机床,实现网络化数字制造。 山国酿技论文在线 结论 本系统将数控技术与嵌入式系统相结合,设计实现了 嵌入式数控冲床系统 的硬件、软件系统,事实证明嵌入式数控系统具有优越的系统资源可配置性能,通过软硬件 栽减,可获得无冗余结构的高集成度数控系统。基于本系统的冲床控制系统,精度可达 ☆项参数可调,具有通用性强、性能高、可靠性强、系统灵活、性价比高等优点, 大人提高了冲床的自动化程度和工作效率。 参考文献 周祖德龙毅宏刘泉嵌入式网络数控技术与系统机槭工程学报第卷第期 冻兴武蒋新华李光炀嵌入式数控系统的体系结构与系统设计 第卷第期 嵌入式实时操作系统 Ⅱ第二版邵贝贝等译北京北京航空航大大学出版

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