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数控系统现场总线可靠性与故障诊断技术的研究

作　者: 金宏星
导　师: 唐小琦
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 现场总线数控系统故障诊断可靠性 CRC 冗余
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 55次
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内容摘要

以高档数控机床为代表的先进装备制造业是衡量国家工业现代化的重要标志。随着数控系统对多通道、高速、高精度的要求越来越高,数控系统内部控制器和伺服驱动器、I/O之间越来越多地采用数字通信方式。现场总线技术已经成为高档数控系统数字通信的首选方式。数控系统现场总线在复杂工业现场环境下工作的稳定性与可靠性、故障发生后的诊断技术以及其自愈能力是保证数控系统工作可靠性的关键。因此,本论文围绕这个主题展开以下研究。分析了数控系统现场总线组件的可靠性设计方法;研究了冗余机制与拓扑结构实时重构方法,设计了一种实现现场总线拓扑结构实时重构的通信单元,有效地提高了环型拓扑结构的冗余能力和自愈能力。研究了检错码机制,实现了一种基于硬件描述语言(HDL)与现场可编程门阵列(FPGA)的现场总线数据报文动态CRC校验,结合反馈重发机制实现了数控系统现场总线差错控制机制,有效地保证了数据传输的可靠性。研究并实现了一种数控系统现场总线故障自主定位诊断方法,给人工处理提供有效信息,提高了发现故障、排除故障的效率。设计并开发了基于“DSP+FPGA+PHY+网络变压器”的数控系统现场总线通信单元,包括硬件设计与逻辑实现;搭建实验验证平台,对数控系统现场总线的可靠性与诊断功能进行了初步的测试分析与实验验证。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 课题来源、研究背景与研究意义  9-10
  1.2 数控系统现场总线技术  10-12
  1.3 国内外研究现状分析  12-16
  1.4 本文的主要工作内容  16-18
2 数控系统现场总线可靠性保证技术  18-37
  2.1 引言  18-19
  2.2 数控系统现场总线组件可靠性分析  19-25
  2.3 硬件冗余机制  25-28
  2.4 循环冗余校验码及其动态修正方法  28-34
  2.5 基于检错码与反馈重发的差错控制机制  34-35
  2.6 本章小结  35-37
3 数控系统现场总线故障诊断技术  37-47
  3.1 引言  37
  3.2 通信故障分类  37-39
  3.3 故障诊断方法  39-43
  3.4 实现现场总线拓扑结构实时重构的通信单元  43-46
  3.5 本章小结  46-47
4 可靠性与故障诊断技术验证平台的设计与开发  47-60
  4.1 数控系统现场总线体系结构  47-49
  4.2 通信单元硬件设计  49-52
  4.3 通信单元逻辑设计  52-55
  4.4 可靠性测试与诊断功能验证  55-58
  4.5 原型样机  58-59
  4.6 本章小结  59-60
5 总结与展望  60-62
  5.1 全文总结  60-61
  5.2 研究展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
附录攻读硕士学位期间申请的专利  66

数控系统现场总线可靠性与故障诊断技术的研究

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