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基于RTLinux的数控系统任务控制器的设计与实现

作　者: 安永康
导　师: 李铁才
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 数控系统 RTLinux RCS 任务控制器代码解释器
分类号: TG659
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

数控技术是现代加工技术的一个重要组成部分,其作为一个国家制造业水平的重要标志,越来越受到人们的重视。随着计算机技术和制造技术日新月异的发展,为数控技术的进步提供了强大的支持。今后,模块化、开放化、网络化、复合化将是数控系统发展的重要方向,因而如何在现有技术基础上不断改进数控系统以满足新需求具有重要的意义。本论文以加工非球面光学零件的数控车床为工程背景,对基于RTLinux的数控系统的任务控制器进行研究。在参照了现有一些数控系统设计的基础上,设计实现适合本项目的数控机床系统软件。论文首先分析了嵌入式数控系统运行平台,介绍了基于PC104工控板的数控系统硬件平台。在分析了三种不同的数控系统软件平台的优缺点之后,以RTLinux作为最终的选择,并详细分析了RTLinux实时操作系统。针对这个实时的数控系统平台,进行了四个比较重要的实时性能测试,验证其是否满足数控系统对平台的实时性能要求。在研究了RCS库和NML通信机制之后,进行了数控系统软件总体及任务控制器模块的设计。数控系统的总体设计是按照RCS库的设计思想实现的。任务控制器是数控系统软件的枢纽,主要功能是协调数控系统各个部分,按照零件加工指令共同完成对零件的加工。在任务控制器的设计实现中,主要论述了其状态与模式以及不同状态与不同模式之间的相互转化、与其他模块的通信接口、执行的主流程。最后,研究和实现了任务控制器中比较重要的代码解释器,并实现了代码解释器库,使其能够独立于数控系统运行。对数控系统内任务控制器及代码解释器进行了性能测试,并对独立的代码解释器进行了测试,测试结果表明它们都基本实现了各部分功能,且具有较好的性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题背景及来源  8-9
  1.2 数控系统发展现状及趋势  9-11
    1.2.1 国内外发展现状  9-10
    1.2.2 数控系统的发展趋势  10-11
  1.3 数控系统的软件平台分析  11-13
  1.4 本文主要研究内容及安排  13-14
第2章嵌入式数控系统的平台设计  14-26
  2.1 引言  14
  2.2 嵌入式数控系统硬件平台  14-15
  2.3 嵌入式数控系统软件平台  15-21
    2.3.1 数控系统对操作系统的要求  15
    2.3.2 Linux 系统在实时应用中的不足  15-16
    2.3.3 RTLinux 实时系统  16-21
  2.4 实时性能测试  21-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章数控系统的总体设计  26-34
  3.1 引言  26
  3.2 RCS 库  26-27
  3.3 NML 通信机制  27-29
  3.4 数控系统软件总体设计  29-33
    3.4.1 系统结构  29-30
    3.4.2 数控系统的参数配置  30-32
    3.4.3 系统模块间的通信信息  32-33
  3.5 本章小结  33-34
第4章任务控制器的设计与实现  34-44
  4.1 引言  34
  4.2 任务控制器模块的状态与模式  34-37
  4.3 任务控制器的通信接口  37-41
  4.4 任务控制器的执行主流程  41-43
  4.5 本章小结  43-44
第5章代码解释器的设计与实现  44-59
  5.1 引言  44
  5.2 代码解释器的功能及调用  44-45
  5.3 代码解释器的实现  45-53
    5.3.1 全局数据结构  45-47
    5.3.2 语法分析模块的设计与实现  47-49
    5.3.3 语义分析模块的设计与实现  49-53
  5.4 代码解释器库的实现  53-56
    5.4.1 上层接口函数  54-55
    5.4.2 下层处理  55-56
  5.5 实验结果与分析  56-58
  5.6 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-64
致谢  64

基于RTLinux的数控系统任务控制器的设计与实现

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