摘要：描述一个高性能开放式数控系统结构框架.该框架采用基于功能组件的厂商无关结构,通过绑定表(binding table)方式,支持组件功能的软硬件协同实现.本框架引入实时交互网络中(RTN)中的异步通讯机制(ACM)为整个系统提供统一的通讯模型,并设计相应的功能组件.在统一通讯模型支持下,该框架支持数控系统采用一个或者多个处理器或控制器的分布式结构,满足日益增长的数控系统高性能要求.本文基于该框架实现了原型系统.

摘要：软硬件划分是软硬件协同设计中的一个关键问题。针对单处理器嵌入式系统,提出将NSGA-II应用于软硬件划分中,该算法一次运行可以获得多个Pareto最优解,为各个目标函数之间权衡分析提供了有效的工具,提高了设计效率。结果表明,通过该划分方法,在满足系统性能要求下,可为复杂嵌入式系统提供多个设计目标的全局优化方案。

摘要：针对坡顶强夯动力作用下边坡地基加固机理问题,开展了室内模型试验和数值模拟研究。在试验中控制锤重和落距,分组测试在强夯过程中天然边坡的变形特性和动力响应特性,结合夯击塑性区概念解释强夯过程中的加速度变化机理,并结合数值模拟对试验结果进行进一步讨论。结果表明:夯击落点中心形成椭圆形有效加固区域,夯击对土体振动的有效影响半径小于3倍锤径;夯沉量与加速度值在最初3次夯击后趋于稳定;在相同强夯能级下,锤重对夯击点夯沉量的影响较落距更为显著,即“重锤低落”优于“轻锤高落”;坡顶夯击主要影响坡顶安全性,造成坡顶和坡中的水平位移显著增加,对坡脚影响较小。研究成果可为边坡地基加固方案设计及施工工艺控制提供参考依据。

摘要：设计了一种新型的基于可编程片上系统(SOPC)技术的嵌入式可编程逻辑控制器。介绍了嵌入式PLC的总体结构,并且对核心部分PLC虚拟机的实现分别从硬件和软件两个方面进行了详细阐述,其中运用Nios Ⅱ软核作为处理器,μC/OS-II实时操作系统作为虚拟机运行平台,实现了逻辑控制器的实时控制功能。系统以现场可编程门阵列(field programmable gataarray,FPGA)为平台开发的逻辑控制器简化了平台硬件结构,具有开放、使用方便、可自定义外设和本身结构紧凑等特点,可以灵活的实现定制应用。

摘要：异步数据传输机制(Asynchronous Communication Mechanism,ACM)是一种管理实时系统中,特别是在多时钟域实时嵌入式系统中,非同步系统之间不需要同步的数据传输的特殊机制.介绍ACM的基本理论,将ACM的四种通讯模型引入数控快速串行总线(Fast Serial Bus)建模和协议设计过程.文章应用异步传输机制建立数控系统统一的通信模型,在该通讯模型基础上设计了数控快速串行总线通信协议,最后给出基于SOPC技术的协议芯片的实现方法.

摘要：针对传统数控系统中增量式编码器传输距离短,无法传输绝对位置值等不足,本文设计和实现了应用于绝对式编码器的EnDat2.2接口.本设计采用32位嵌入式软核处理器Nios Ⅱ为数据处理核心,EnDat 2.2为编码器数字接口协议,并完成基于可编程片上系统(SOPC)的硬件设计和相应的驱动设计,通过PCI接口与PC数控上位机协同工作,完成对光电编码器的控制与数据采集.经验证,EnDat2.2接口的高速性和可靠性能满足高档数控系统对运动控制的要求,可以为数控上位机及时地提供准确的位置和速度信息.

摘要：相对于传统的电信号传输,光纤通信有着传输速率高、信道容量大、传输距离远、抗干扰能力强等优点,已广泛应用于通信领域.为了提高数控系统通信的可靠性和安全性,针对现场总线的特点与需求,提出一种可应用于数控现场的光纤通信接口的设计方法.通过采用异步FIFO、过采样、字对齐等技术,基于单片FPGA实现了光纤通信的发送与接收功能.重点进行了通信接口的系统设计,各个功能模块涉及到的关键技术及具体实现.通过综合仿真及实际电路板级测试,验证了设计的正确性.实验结果表明,本设计具有工作稳定、易于实现、可扩展性好等优点,具有较好的应用价值.

摘要：为了实现对数控系统加工过程的远程监控,文章使用硬件抽象层、共享内存、I/O多路复用等技术设计了数控系统加工过程远程监控工具。共享内存池和共享内存块两级管理的方式,提高内存的利用效率;I/O多路复用技术解决了多客户端登陆的问题,提高了服务器端CPU的利用率;利用HAL技术设计了halcmd程序,用户能够通过运行客户端应用程序远程登陆服务器,监控数控系统的加工过程。最后通过EMC2开源数控软件对数控系统加工过程进行实验仿真,实验表明,该远程监控工具能够方便的对数控系统的加工过程进行监控。

摘要：针对基于国产龙芯CPU的RTAI扩展的数控系统的共享内存问题,通过对RTAI共享内存实现机制的研究,设计共享内存池和共享内存块两级管理数据结构,在RTAI提供的共享内存分配和释放函数的基础上,设计了一种分配算法和释放算法,并使用C语言实现一个高效的共享内存管理层。经验证,该设计有效降低了数控系统共享内存分配和释放的时间耗费,提高了数控系统的共享内存管理效率。

摘要：数控系统通常展示给用户的HMI是通用的,功能已经固化,不能满足用户多样化和定制化的需要,而组件技术可以快速应对用户需求的变化。在对蓝天数控系统通用HMI分析基础上,提出了以Qt图形库为基础,利用Python语言开发界面组件库,以Python脚本为载体实现数控系统开放式人机界面定制化的方法。基于组件的数控系统OpenHMI的设计主要包括三部分:界面组件库,界面设计器,界面脚本解析器。文中对这三部分的功能作用及实现方法进行了详细的介绍。