基于Linux的開放式數(shù)控系統(tǒng)界面開發(fā)及通訊研究.pdf

1、在21世紀，制造業(yè)所面臨的激烈市場競爭迫使數(shù)控系統(tǒng)朝著高精、高效、智能化、網絡化的方向發(fā)展。然而，傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)的結構封閉，功能單一，開發(fā)周期長，成本高等問題，已經成為制約制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。隨著軟件技術在全世界范圍內飛速發(fā)展，國內外很多研究機構紛紛提出了開放式數(shù)控系統(tǒng)的概念并進行了相關研究。 本文在詳細分析了開放式數(shù)控系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀之后，借鑒歐盟的OSACA和OCEAN、美國的OMAC和EMC2、日本的OSEC等項目的開發(fā)經驗

2、，特別是EMC2增強型機床控制系統(tǒng)，以其優(yōu)異的系統(tǒng)功能、開放源代碼等眾多優(yōu)點，成為本文研究和開發(fā)工作的基礎平臺。 EMC2是基于Linux操作系統(tǒng)及其實時擴展RTAI的控制系統(tǒng)，主要包括四大模塊、一個硬件抽象層(HAL)和一個軟PLC控制器組件(Classic Ladder)，四大模塊分別是GUI(Graphical User Interface)模塊、運動控制器模塊(Motion Controller EMCMOT)、離散I/

3、O控制器模塊(Discrete I/O Controller EMCIO)和任務執(zhí)行器模塊(Task Executor EMCTASK)。模塊之間的通訊采用基于RCS庫的NML通訊機制，大大增加了系統(tǒng)的可移植性。另外EMC2實現(xiàn)了可重配置性，只需要編輯幾個簡單的配置文件即可完成。EMC2很好地滿足了開放式數(shù)控系統(tǒng)的特征和要求，屬于典型的開放式控制系統(tǒng)，并已經在全世界范圍內的很多領域得到了成功的應用。 本論文就是參照EMC2控制系

4、統(tǒng)的結構和特點，結合實時同步工業(yè)以太網絡，在EMC2控制系統(tǒng)的基礎上進行了部分功能的開發(fā)。開發(fā)內容主要分為兩大部分：第一部分是基于Qt的EMC2數(shù)控系統(tǒng)界面開發(fā)，這一部分又分為上下兩層接口的設計，即上層與機床操作人員接口文件的設計和下層與EMC2控制系統(tǒng)任務執(zhí)行器模塊接口文件的設計；第二部分是基于C++的實時以太網通訊程序設計，然后采用實時以太網取代計算機并口等實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)與機床本體之間的通訊。 在基于Qt的EMC2數(shù)控系統(tǒng)界面

5、開發(fā)中，首先詳細研究了EMC2控制系統(tǒng)的內部結構和通訊方式；然后在開發(fā)工具的選擇上對Qt和其它同類開發(fā)工具進行了分析和比較，Qt以其優(yōu)異的特性，特別是先進的信號和槽通訊機制，成為開發(fā)工具的首選；最后開發(fā)了基于Qt的EMC2數(shù)控系統(tǒng)界面，并采用計算機并口輸出步進脈沖，對開發(fā)的界面進行了正確性測試和驗證。 在基于C++的實時以太網通訊程序設計中，工作重點集中在Linux平臺上基于鏈路層的數(shù)據(jù)包捕獲和發(fā)送程序設計上。在詳細分析了Lin