在完成基本功能的同时还应具有可扩展性。基于工业PC的数控系统以PC—BUS工业控制计算机 为核心,其结构.如图1示。它主要包括以下几个部分:486主板;TVGA卡;位置控制及串 行通讯板;PLC控制1们板;现场开关信号输入接口板;现场开关信号输出板;软盘及硬盘驱动 器和DNC接口卡等。在机械制造系统向FMS、IMS和CIMS等方向发展的今下二二厂丁二 二一刁一La___。_。___,,___、。______。_。。。。。L--jirt7 ---＊＊一UHoK:i:l天,开发具有良好开放化和联网通信功能的数控系统显得非_咖厂 \上￥退-厂一一一卜上竺】口旱『二‘常必要。传统的数控系统,开放性均不够理想。90年代 在数控一一一一可一一一一广n领域内出现了一个值得重视的发展趋势,即工业个人计算机q子士 亡Xz口【干二J（IndustrialPersonalComputer,简称IPC）大 举进入数控领沁^4。＆一h＄a’>凶叨逃Up四垫J域,出现了通用性和开放性均很好的基于 工业PC的数控系——t仆+志。人.左\。1._____、。__。____、.,…。_, …_。_.主轴江丫z统（lpCNC）,并且已经取得了较大的成功。国外有人将这种一现象称 为新一代数控已经诞生,认为它有可能是数控系统最日1基于L业PC的数控系统硬件体系结构具 有深远意义的发展。这是由于工业个人计算机既具有一般三、基于工业PC＃控系统的实时多任务 处理工控机的模块化的结构、灵活的组态、开发周期短、容易升级基于工业PC的数控系统中有许 多需要实时处理的任换代和高可靠性等优点;又具有和现行流行的个人电脑PC务,因此系统应具 有实时多任务处理的能力,以便能充分发挥系列完全兼容,便于开发和使用,便于将计算机领域成 熟的技数控系统的硬件资源和软件资源。IPCNC的实时多任务处理术融合到数控系统设计的特 点。要解决实时多任务的划分、调度以及它们之间的通信。所有H、基于i业PC数控系统的硬件 体系结构任务可以划分为4类;IPCNC系统硬件体系结构的特点在于系统具有可扩展（1）定 时周期任务,主要指插补;性、可升级性和易维护性,尽量使用通用的板级模板。整个硬（2）实 时突发任务,有面板输人、铝误处理等;件系统可分为基本硬件系统和扩展硬件系统。基本硬件系 统（3）限时周期任务,主要指机床逻辑顺序控制;-K）普通辅助性任务,如静态仿真,加工程 序的预处理、解干预。在后台程序中,主要有自动、单段、手动等工作方式。这释等。四种工作方 式依靠面板开关选择。其中自动和单段方式处于多任务调度的主要目的是提高系统中软硬件资源的 利主导地位.后台程序流程,如图4示。用率,使整个数控系统按某种顺序或策略执行,提高多任 务执厂石己行的并行性程度。调度策略主要有:F不C不柿六而了珊而n（1）优先级调度策略。 该调度策略主要适用于实时突发任务;n六头爿（2）时间片调度策略。该调度策略主要适用于定 时周期一二一:一二一。二二习r一二-任务和限时周期任务;Lt！iL巴到L巴生】L52i 巴堕z日【丕立】口三二刁厂而大刁（3）基于优先级的抢占式调度;向向尚尚帚’（4）基于循 环优先级的调度。0旧HD小I各种调度策略的选择要以满足多任务处理的实时性正’一—二一一 曹一贫。-丫丫?0,确性为原则。_。。,_-,。。————”四甚后台程序多任务的处理具 有确定的时间限制和顺序要求,不然将。_。_。——一、—、———一、。、,。、—、。一、 、’JI—。。、n,。·J。—、,”l。。””’”2前一程序导致执行机构的误动作和计算 机的死锁。数控系统多任务调二。二二二/。。云在。流人玉吾。态6善认万丫二工二二二二二前 台程序即为10Ins定时中断服务程序,包括位置伺服、度肘谷仕剃司必坝相互通佰、相互协调 ,才能保证系统正常工__二二二二二二-T一广丁”Yw什”一’—‘”—皿”““”。丙。在 。面语。示左而认玉二二二二二’”二面板扫描、机床逻辑、实时诊断和轮廓插补。实时中断服务 程作。囚此多仕务通佰是买时多任务处理中另一关键内容。对二二一丁一’”———”“”’”” “一‘”’”“—”‘””’“”””______。。住_、__。序流程,如图5示。无论背 景程序处于何种方式服务中,10ms于买时多任署通倍,主要有三种任务通信方式。-r——— —v、。·。-。·———一IJ一l-J,、/J—。队—T,11111。,、。+、时钟中 断总是定时发生的。（1）标志旗;H。·11。,。—_。。_=。。。（2）＄g箱;一（3 ）信息传递。Mi基于工业PC的数控系统实时多任务划分和调度关系模rf型,如图2所示。f r二二二二二二c～困510ms实时中断处理程序厉7扫石日而石对m肃六霸闯m本文介绍了基 于工业pC数控系统的硬件体系结构,讨一7了不下二二一;。。。。。_,。。。。。。。。论 了基于IPC数控系统的实时多任务处理,提出了实时多任谷处埋俱型,开看直介绍了1N＊C敬 招系缢的虹体份计和立图2基于互Pc的数控系统实时多任务划分和调度关系模型砚拈十扭们四田 W.I。In。LbrooZBAo_n___—”—”““一”——‘。”—“””’-’—、 ”‘””-”。”””“拙汉爪。扰们术用horlandL十十习儿绢用百抱合绢程石or-D 、霎了1＊L纽B矛缆m跃仟沤订landc十十用于纪制后台程序.而铀臼用床乎田丫泊苗言本 ——”一’————‘——”‘”——””‘””””””’“”““—一’uJ司同吧’口口X 丞’丁,【in刚口性厅不川儿羽诏曰术整个软件分为前台程序和后台程序。前台程序,即定时编 制。中断程序是一个中断服务程序,实现插补、位控及机床相关逻基于工业pC的数控系统具有较 齐全的功能而且价格又辑等实时功能;后台程序实现输人译码、数据处理及管理等功不太贵,即具 有高的性能价格比,便于功能扩展和更新,同时能,是一个循环运行程序,又称为背景程序。后台 程序运行便于形成由低到高各个档次的控制系统,适合于我国的具体时,实时中断程序不断插人, 与后台程序相配合,共同完成零国情,是一种有较好发展前景的新型数往系统。件的加工任务。前 后台型软件结构中,实时中断程序与背景程序的关系,如图3示。1.后台程序”‘”’“tr上 人。、M后台程序负责调度/。门一管理功能。处在实时加Vy工环境中的数控系统所//T\面 临的情况是复杂的,往往一个零件不能从头图3定时中断程序和背景程序到尾顺利加工完毕,有时 需要操作者根据加工状态进行人工基于工业PC的数控系统软件设计与实现(一)@陈文远$浙江 大学机械工程及自动化系!310027@王文$浙江大学机械工程及自动化系!310027@ 张云$浙江大学机械工程及自动化系!310027@陈子辰$浙江大学机械工程及自动化系!3 10027基于工业PC的数控系统;;实时多任务处理;;软件设计和实现本文在讨论了基于工 业PC的数控系统(IPCNC)的硬件体系结构的基础上,着重论述了实时多任务处理,并给出了多任务处理模型.最后,讨论了IPCNC系统的软件设计和实现技术.<1>冯勇等.现代计算机数控系统.北京:机械工业出版社,1996.6
<2>高安生,程良鸿等.一种新型的数控机床计算机控制系统,机械工业自动化,1994,16(3):40～42
<3>朱国力等.基于工业PC的数控系统体系结构研究,机械工业自动化,1995,17(4):25～27
<4>陈文远,王文,陈子辰.基于工业PC的数控系统实时多任务划分、调度和通信的研究,浙江 大学学报,增刊,1997.1.浙江省重点科技项目‘”——””‘””””””’“”““— 一’uJ司同吧’口口X丞’丁,【in刚口性厅不川儿羽诏曰术整个软件分为前台程序和后台程 序。前台程序,即定时编制。中断程序是一个中断服务程序,实现插补、位控及机床相关逻基于工 业pC的数控系统具有较齐全的功能而且价格又辑等实时功能;后台程序实现输人译码、数据处理 及管理等功不太贵,即具有高的性能价格比,便于功能扩展和更新,同时能,是一个循环运行程序 ,又称为背景程序。后台程序运行便于形成由低到高各个档次的控制系统,适合于我国的具体时, 实时中断程序不断插人,与后台程序相配合,共同完成零国情,是一种有较好发展前景的新型数往 系统。件的加工任务。前后台型软件结构中,实时中断程序与背景程序的关系,如图3示。1.后 台程序”‘”’“tr上人。、M后台程序负责调度/。门一管理功能。处在实时加Vy工环境中 的数控系统所//T\面临的情况是复杂的,往往一个零件不能从头图3定时中断程序和背景程序 到尾顺利加工完毕,有时需要操作者根据加工状态进行人工基于工业PC的数控系统软件设计与实 现(一)@陈文远$浙江大学机械工程及自动化系!310027@王文$浙江大学机械工程及自 动化系!310027@张云$浙江大学机械工程及自动化系!310027@陈子辰$浙江大学 机械工程及自动化系!310027基于工业PC的数控系统;;实时多任务处理;;软件设计和 实现本文在讨论了基于工业PC的数控系统(IPCNC)的硬件体系结构的基础上,着重论述了 实时多任务处理,并给出了多任务处理模型.最后,讨论了IPCNC系统的软件设计和实现技术.<1>冯勇等.现代计算机数控系统.北京:机械工业出版社,1996.6
<2>高安生,程良鸿等.一种新型的数控机床计算机控制系统,机械工业自动化,1994,16(3):40～42
<3>朱国力等.基于工业PC的数控系统体系结构研究,机械工业自动化,1995,17(4):25～27
<4>陈文远,王文,陈子辰.基于工业PC的数控系统实时多任务划分、调度和通信的研究,浙江大学学报,增刊,1997.1.浙江省重点科技项目
More abstracts about the 基于工业PC的数控系统软件设计与实现(一)