基于以太网的数控系统实时通信和时间同步

为实现基于以太网的数控系统运动控制层的实时通信和精确时间同步,对避免时间片冲突的实时通信算法和基于精确时间协议的同步算法进行了优化处理.为提高处理效率,在实时通信的同时进行时间同步,并对实时通信和时间同步的报文结构进行了融合和简化处理.在以太网帧中,增加了时间域来存放时间信息,将报文分为同步报文、跟随报文和从站报文三类.采用时间片配置方法,配置了实验参数,保证了通信的实时性和时间同步的精度,满足了数控系统的需求.     

基于以太网的数控系统设计与实现

提出了基于以太网的开放式体系结构数控系统.系统由上位机、下位机和多功能接口板三大模块构成了基于多处理器融合的硬件平台,并在三大模块中分别采用windows、linux、ucOS多操作系统实现了层次化的分布式软件结构.三大模块采用以太网连接,伺服驱动数字接口采用基于以太网的星型网络,并定义了数字接口通信协议.通过原型系统实验表明,系统的通信周期在0.5ms以下,抖动在1us左右,满足了数控系统的要求.     

基于以太网的工厂测控网络的设计与实现

在目前的过程控制系统中,通信网络通常采用分层的体系结构,各层之间采用不同的通信协议,尽管它们已经能够基本满足工厂自动化的需求,但是它们有着很多的缺点.本文提出一种基于以太网的工厂自动化整体解决方案.它具有实时能力,是一种同步控制网络.本文首先分析了传统网络的组成与优缺点,然后提出一种新的基于以太网的工厂控制网络,给出了它的设计,最后给出了它的实现.     

基于ARM的嵌入式数控系统方案研究与应用

讨论了基于ARM的嵌入式数控系统软硬件平台开发.重点研究了软件平台的体系结构和实现.体系结构紧紧围绕满足新一代数控系统对体系结构的诸多要求进行设计,如：强实时性,高速计算能力,网络功能,开放性,友好的人机交互界面等.     

基于RT-Linux的开放式数控系统的开发研究

操作系统的选择直接关系到开放式数控系统的开发难度和能否可靠地实现实时控制。文中在分析RT—Linux的特点和实时性基础上，选择RT—Linux和PC104总线计算机作为数控系统的软硬件开发平台，并从满足数控系统实时性要求的条件出发，提出了一种开放式数控系统的软硬件结构和基于共享内存方法的模块间实时通信机制。     

基于实时以太网的高性能多轴数控系统

针对传统数控系统依赖附加硬件和落后通信方式,存在信息处理和信息交换瓶颈,不能满足数控加工向高速高精度发展的需求这一突出问题,提出基于实时以太网NCNet的新一代网络化数控系统体系结构,并对基于该结构的新型高性能多轴数控系统进行了深入研究,重点突破了多核SMP/ASMP、超高频插补、无卡多轴联动控制、同频同步信息交换、高精度多轴同步运动等关键问题.在此基础上开发了实际系统,并在国产数控机床上进行了应用.应用结果表明,所提出的新体系结构具有显著技术经济优势,据此开发的实际系统运行可靠,具有良好的应用前景.     

防城港核电厂非安全级DCS网络结构和设备功能浅议

详细介绍了防城港核电厂一期非安全级DCS三层网络结构和功能。项目中HOLLIAS采用工业以太网和Profibus协议,组建监控网络（MNET）、系统网络（SNET）和控制网络（CNET）,其中系统网络采用自主知识产权的确定性实时以太网技术,避免了冲突和随机撤回的以太网CSMA／CD方案,通过软件重新组建的以太网,实现确定性实时通信,满足核电厂非安全级DCS对数据通信确定性和实时性的要求。     

可重构分布式数控系统的设计与实现

为解决分布式数控系统在制造单元重新配置后难于重构的问题,提出一种可重构分布式数控系统的设计和实现方案。该方案通过层次化体系结构设计,将系统各个模块问的耦合降至最小;通过工业以太网、嵌入式智能终端和软插件技术来构建分布式数控硬件通信平台;对已提出的可重构软件系统框架进行了扩充,加入了基于角色的访问控制模块和基于抽象工厂模式的数据访问模块,并采用扩展后的框架开发了分布式数控管理软件,以浏览器／服务器模式对分布式数控相关制造资源进行统一、动态和有效的管理。基于此方案开发出的分布式数控系统能够通过简单的配置实现重构,迅速适应制造单元的变化。     

嵌入式数控系统的体系结构与系统设计

将嵌入式技术与数控系统相结合,研究嵌入式数控系统的体系结构,提出了嵌入式数控系统的六大基本硬件结构模块,和分层次结构的软件体系,具有软硬件可裁剪、结构精简优化、插补控制实时性强、工作可靠的系统.基于OAN现场总线结构,对ARM10嵌入式微控制器芯片进行接口扩展,设计出上下位机多微处理器结构的嵌入式数控系统,适合于控制交流伺服电动机实现多轴联动,用于加工复杂型面.采用FPGA硬件插补技术,设计源码开放的伺服控制软件,实现2ms级的实时信号响应控制,形成开放性的具有自主知识产权的基于ARM微控制器和CAN现场总线结构的多轴联动嵌入式数控系统.     

网络化数控系统的研究和开发

在分析网络制造对数控系统要求的基础上，进行了网络化数控系统的功能设计，构建了网络化数控系统的体系结构，以IPC和高速运动控制器为平台开发了网络化数控原型系统，该系统具有运行状态实时采集功能、网络实时通信功能以及基于虚拟控制面板的远程监控功能。经实际试验验证测试，该原型系统满足网络化数控实时通信和监控要求，具有较高的实际应用价值。     

基于以太网DNC系统的研究

针对当前制造企业信息化改造，介绍了分布式数控（DNC）系统的定义和功能，提出了基于以太网DNC系统的不同网络构架。在分析了RS232和网络这2种不同通讯接口的基础上，归纳了2种通讯接口在DNC系统中不同之处。针对新兴的以太网式DNC系统，重点研究了数据采集、远程监控和远程诊断等功能。     

车间现场信息采集技术研究与系统开发

为了提高制造系统的运行效率和透明度,探讨了具有反馈功能的制造系统控制模型和数控设备运行状态信息的采集原理。采用总线型以太网和串行通信接口相结合的结构实现了针对串口设备的车间现场信息采集网络, 并且提出一种基于PLC的DNC接口开发方法。该方法通过获取PLC中I／O端口的状态达到信息采集的目的,并将这些原始信息映射为管理层和数据库系统易于识别的格式。在以上研究基础上建立的车间现场信息采集系统应用B／S架构的软件开发模式,设计了基于网络的公共数据库,各部门以数据视图的形式共享信息,由此实现了灵活的信息采集与管理,并通过试运行证明了该系统的有效性和实用性。     

Time synchronization of hierarchical real-time networked CNC system based on ethernet/internet

With the development of Ethernet/Internet, using Ethernet/Internet technology to implement the communication of computer numerical control (CNC) system is a new research field of networked CNC system. To support the synchronization control of the CNC system based on Ethernet/Internet, a time synchronization solution for the hierarchical real-time networked CNC system based on Ethernet/Internet is designed in this paper. To evaluate the performance, some experiments were conducted and the results were analyzed. The results show that the field level time synchronization based on the hard real-time Ethernet time synchronization protocol IEEE 1588 meets the requirement of the hard real-time tasks, and the time synchronization between the NC server and the NC core computer based on global positioning system (GPS) and network time protocol (NTP) also meets the requirement of the soft real-time tasks. The results testify that the time synchronization solution based on Ethernet/Internet for the CNC system is realizable.     

基于工业以太网的DNC通信技术研究

分析了DNC系统常用的通信技术,并在此基础上提出了一种采用工业以太网实现DNC通信的技术方案和具体的实现方法,详细地论述了采用工业以太网实现DNC通信的可行性、通信系纯的结构组成争实现的关健技术.     

Hierarchical real-time networked CNC system based on the transparent model of industrial Ethernet

Given the rising importance of industrial Ethernet in the market, a networked CNC (Computer Numerical Control) system based on the transparent model of industrial Ethernet is urgently needed. To this end, a hierarchical real-time network based on Ethernet/Internet, called RNH-CNC, is designed in this paper. To evaluate the performance, some experiments were conducted and the results were analyzed. The results show that the field level communication based on the real-time Ethernet meet the requirement of hard real-time tasks, and the communication between the NC server computer and the NC core computer based on the switched Ethernet also meet the requirement of soft real-time tasks. The results testify that the CNC system based on the transparent model of industrial Ethernet is realizable.     

CAC-CIMS生产线控制的研究和开发

成都飞机公司计算机集成制造系统(CAC CIMS)的生产线自动化控制系统由车间控制器、单元控制器(含制造工作站模块)和DNC接口(含设备)三层递阶结构组成.单元控制器与DNC接口构成柔性分布式数控(FDNC),它与车间控制器共同构成对制造过程的滚动控制.本文以CAC CIMS中车间控制器、单元控制器和DNC接口的研究和开发为背景,着重对生产线控制的递阶结构、系统功能和运行等进行论述.     

嵌入式ARM在基于以太网的AUV控制系统中的应用

提出了一种基于星型以太网拓扑的水下自主航行器（AUV）分布式控制系统体系结构,并开发了以嵌入式ARM处理器为核心的运动控制单元。首先介绍了系统总体结构及各节点单元的功能,然后介绍了以ARM7处理器LPC2292为核心的运动控制单元硬件设计。选用以太网控制器CS8900A作为该单元网络通讯硬件,设计了其与ARM的接口电路。编写了硬件驱动以及网络通讯相关软件。实验证明在该处理器平台上成功实现了网络通讯及嵌入式WEB服务器的构建,因其良好的交互性,方便了前期的调试和日后的维护。     

基于以太网的DNC系统的应用研究

数控系统的多样性，导致DNC系统多为专用系统。通过研究DNC结构及其运行模式，提出了一种基于以太网和RS232的混合式网络结构的集成DNC控制系统和具体的实施方案，并介绍了DNC与CAD／CAPP／CAM系统的应用集成。本系统解决了不同数控系统的互联，并且在企业中已取得了不错的效果。     

基于以太网的串行机床DNC通信系统的研究

提出了一种新型的基于以太网的DNC通信技术，使用单板机作为串口服务器，实现了串行机床与以太网的联接。根据系统的通讯特点，制订了数控程序的传输规程；开发了DNC通讯平台的网络通信程序和串口服务器的通信程序。这种通信方法具有兼容性好和成本低等优点。     

交换式工业以太网优先级调度机制的研究

为使工业以太网中周期性实时数据的传输延时要求能够得以保证,本文对交换机的内部功能结构作出改进,并采用了IEEE802.1p规范中定义的带有优先级标志域的以太网帧格式进行数据通信。为验证改进性能,构建了一个星形交换式工业以太网模型。在基于改进的交换机结构模型中,实现了优先级调度机制在交换机及网络节点中的应用,OPNET仿真结果验证了其对工业以太网实时性的有效提高。