开放式数字运动控制结构及SERCOS接口技术

开放式数控系统是当前数控技术研究的热点,本文在对比传统控制结构与SERCOS接口控制结构的基础上,阐述了SERCOS接口对控制结构带来的重大变化及对开放式体系结构的重要作用;主要介绍了SERCOS接口的一般工作原理、SERCOS协议,SERCOS接口的特性和能力;提出了基于SoftSERCANS的PC型运动控制器的体系结构,此体系结构具有高开放性、高性能的特点,同时可以大大简化运动控制应用软件的开发。     

SoftSERCANS技术及其在数控系统中的应用

SERCOS接口是用于数控系统和数字式伺服驱动器之间通信的唯一国际标准，目前已经在世界范围内得到广泛应用；而SoftSERCANS是SERCOS接口的软件进化。概述了SERCOS接口的产生背景、发展过程及应用特点；分析了SoftsERCANS的通讯机理和工作过程；阐明了SoftSERCANS的实时性，并结合自行开发的开放式全数字三轴数控铣床介绍了SoftSERCANS在数控领域的具体应用；最后，指出了SoftSERCANS技术的应用前景及对数控市场的重大影响。SoftSERCANS技术的应用，不仅提升数控技术，还有可能改变数控系统的生产方式，进而改变数控系统的市场现状。     

SERCOS总线协议及其在数控系统中应用

主要介绍SERCOS总线的通信模型、接口、协议、数据报结构和工作原理及其在数控系统中的应用。     

Open CNC System Based on Fieldbus(SERCOS)

PC和数字伺服现场总线SERCOS技术使开放式数控系统成为现实。概要介绍SERCOS接口协议和北京航空航天大学最新开发的基于PC和SERCOS的开放式数控系统CH-2010/S。系统具有功能完善、结构简单和灵活性强等特点。     

基于SERCOS接口的开放式数控体系中的软PLC系统

软PLC是开放式数控系统中的重要组成部分。在基于SERCOS的开放式数控系统硬件的基础上，构建了软PLC的软件平台，成功地开发出软PLC系统。     

DM9000E在数控系统数字接口中的稳定性实验

以太网在数控系统数字接口中的运用是一个趋势,但通用的以太网芯片应用于数控系统数字接口通信稳定性未见报道。该文采用通用的以太网芯片DM9000E,通过模拟SERCOS协议实验,模拟系统在通信周期大于250μs时都可以稳定运行,结果表明通用以太网芯片也可以满足数控系统数字接口的要求。     

基于现场总线的开放式数控系统数字伺服通信协议

开放式控制系统已经成为国际先进的工业机器人和数控机床控制系统的主流体系结构。将现场总线引入控制系统的硬件体系结构，使每个外部设备都成为现场总线通信网络中的一个节点，构成了基于现场总线的数控系统，使硬件安装和扩展方便，提高了系统的可靠性和控制精度。本文介绍了国际上流行的用于数控系统数字伺服通信的现场总线协议SERCOS、PROFIBUS—DP、CO—Link以及MACRO，并分析了其应用状况。     

开放式数控系统中软PLC的研究开发

软PLC是开放式数控系统中的重要组成部分，介绍了基于SERCOS的软PLC开发系统。将PLC的扫描执行转化为编译执行，大大提高了PLC的速度。     

基于Windows平台的开放式数控系统研究

论述了基于PC的开放式数控系统研究的必要性,在PC环境下利用数字伺服现场总线SERCOS技术对开放式数控系统设计,增强了数控系统的开放性和柔性.研究成果已成功地应用于一台数控机床样机的开发.     

基于接口标准的开放式数控系统的研究与实现

确定了自主开发的开放式数控系统HITCNC的接口方案，包括相关的内部接口和外部接口。详细阐述了HITCNC系统中应用的主要开放技术，并在开放式数控系统的基本理论及实现技术的基础上，实现了基于接口标准的用于控制3坐标数控铣床的开放式数控系统HITCNC。一系列的切削实验，验证了HITCNC的开放性、可靠性及系统对自由曲线、曲面的加工能力。     

OPEN ARCHITECTURE CNC SYSTEM HITCNC AND KEY TECHNOLOGY

Aiming at the characteristics of modularity and reconfigurable in open architecture com-puter numerical control (CNC) system,the open architecture CNC system,Harbin Institute of Tech-nology computer numerical control (HITCNC),is researched and manufactured based on the interface standards. The system’s external interfaces are coincident with the corresponding international stan-dards,and the internal interfaces follow the open modular architecture controller (OMAC) agreement. In the research and manufacturing process,object-oriented technology is used to ensure the openness of the HITCNC,and static programming is applied in the CNC system according to the idea of modu-larization disassembly. The HITCNC also actualizes real-time and unreal-time modules adopting real-time dynamical linked library (RTDLL) and component object model (COM). Finite state ma-chine (FSM) is adopted to do dynamically modeling of HITCNC. The complete separation between the software and the hardware is achieved in the HITCNC by applying the SoftSERCANS technique. The application of the above key techniques decreases the programming workload greatly,and uses software programs replacing hardware functions,which offers plenty technique ensures for the open-ness of HITCNC. Finally,based on the HITCNC,a three-dimensional milling system is established. On the system,series experiments are done to validate the expandability and interchangeability of HITCNC. The results of the experiments show that the established open architecture CNC system HITCNC is correct and feasible,and has good openness.     

基于Windows NT与实时扩展的开放式数控系统的研究

为了提高数控系统的开放性和运行效率,提出一种基于Windows NT及实时扩展的开放式数控系统架构及其实现方法.在该架构中,实时性弱的任务在通用PC中运行,而实时性强的运动控制任务则分布在伺服驱动器中完成.通用PC和伺服驱动器之间用现场总线进行通讯.系统软件采用模块化设计,各模块之间的通信被抽象和统一为接口,使系统软件具有良好的开放性和可扩展性.     

开放式数控系统用户配置方法的研究

为了高效、低成本地对开放式数控系统进行配置，研究了实施配置的关键技术与机理，包括功能模块划分、参数定制、连接定制等。设计了用于构建开放式数控系统的基本功能模块库，并由模块接口提供配置功能。最后通过实例详细介绍了基于模块库利用配置功能构建三轴数控铣床系统的过程，表明通过配置增强了模块的可重用性和系统的开放性。     

CNC控制器的发展趋势

数控机床是现代加工车间最重要的装备。本文概述数控机床控制器的发展趋势。随着信息技术(IT)和制造技术(MT)的发展，出现了更多功能、更高性能的控制器，诸如多坐标、多系统(通道)的控制；具有高精、高速、5轴加工功能和复杂加工、数控复合机床、进网通信、高可靠性和安全性等功能。为了增加操作和使用系统的可操作性和可移植性，控制器开放已经成为潮流。数字制造要求数控系统建立在一个全新的信息技术基础结构之上，容易利用网络传递加工制造信息，进行CAD／CAM与CNC一体化的加工制造。这就出现了STEP-NC新型的数控系统。     

开放式数控系统的动态建模研究

针对 CNC系统的复杂性和实时性特点 ,研究了基于开放结构数控平台的功能对象在系统运行中的生命过程以及它们之间相互操作的关系。阐述了在开发开放结构数控系统时 ,用行为模型解决这一动态过程建模的方法。     

CNC-implemented fault diagnosis and web-based remote services

Recently, the conventional controller of machine-tool has been increasingly replaced by the PC-based open architecture controller, which is independent of the CNC vendor and on which it is possible to implement user-defined application programs. This paper proposes CNC-implemented fault diagnosis and web-based remote services for machine-tool with open architecture CNC. The faults of CNC machine-tool are defined as the operational faults occupied by over 70% of all faults. The operational faults are unpredictable as they occur without any warning. Two diagnostic models, the switching function and the step switching function, were proposed in order to diagnose faults efficiently. The faults were automatically diagnosed through the fault diagnosis system using the two diagnostic models. A suitable interface environment between CNC and developed application modules was constructed for the internal function of CNC. In addition, a suitable web environment was constructed for remote services. The web service functions, such as remote monitoring and remote control, were implemented, and their operability was tested through the web. The results obtained through this research could be a model of fault diagnosis and remote servicing for machine-tool with open architecture CNC.     

衍生式计算机数控系统

基于ＰＣ的开放式数控系统将逐步取代传统的专用数控系统,在这一前提下,提出午睡一式计算机数控系统。空是将原有系统作为一功能部件,对其进行衍生式设计,使其具有开放系统的功能和特征。文章给出了衍生式计算机数控系统的基本原理和体系结构以及软件和硬件实现方法,介绍了其在椭圆活塞ＣＮＣ车削系统上的实验和应用。     

开放性结构——经济型数控系统的发展方向

介绍了国产经济型数控系统的发展现状和存在的问题 ,叙述了数控系统开放性体系结构的特点 ,提出经济型数控系统开放性的技术关键 ,指出国产经济型数控系统应实现开放性结构。     

基于COM技术的开放式卷板数控系统的研究与开发

分析了基于COM技术的开放式数控系统的特点。将COM技术用于卷板数控系统，使用多轴控制器和工业控制计算机。用模块和组件对它的硬件和软件设计作了详细的论述，完成卷板数控系统实时多任务的要求，使系统具有开放性，并应用于工程实践。