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嵌入式系統(tǒng)應用廣泛 數(shù)控技術逐步走向網(wǎng)絡化

2013-12-03 10:07:02 北極星電力信息化網(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
數(shù)控技術的發(fā)展階段,從最初的分立元件系統(tǒng)到專用計算機系統(tǒng),再到目前的通用計算機系統(tǒng)。分立元件系統(tǒng)中,實現(xiàn)數(shù)控運算是依靠許多的邏輯電路組合,而這樣的系統(tǒng)數(shù)控功能全是硬件系統(tǒng)所完成。而專用計算機系
    數(shù)控技術的發(fā)展階段,從最初的分立元件系統(tǒng)到專用計算機系統(tǒng),再到目前的通用計算機系統(tǒng)。分立元件系統(tǒng)中,實現(xiàn)數(shù)控運算是依靠許多的邏輯電路組合,而這樣的系統(tǒng)數(shù)控功能全是硬件系統(tǒng)所完成。而專用計算機系統(tǒng)是微處理器技術出現(xiàn)的結果,但它是專為數(shù)控設計,全世界只有幾家大型的企業(yè)才能夠開發(fā)專用計算機數(shù)控系統(tǒng)。直至目前依舊在廣泛使用的通用計算機系統(tǒng)雖然各方面都有極強的優(yōu)勢,但卻并不能達到實時控制的需求。

隨著信息網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展,數(shù)控技術開始逐步走向網(wǎng)絡化。嵌入式系統(tǒng)是一種“完全嵌入受控器件內(nèi)部,為特定應用而設計的專用計算機系統(tǒng)”。嵌入式系統(tǒng)的中央處理器可以分為微控器、數(shù)字信號處理器以及微處理器。中央處理單元的執(zhí)行速度快,而且簡單豐富,從而提高了嵌入式系統(tǒng)計算能力。嵌入式系統(tǒng)趨于網(wǎng)絡化,而且開發(fā)工具也逐漸的開始完善。由于嵌入式有著很多的優(yōu)勢條件,被實時狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)字制造等工藝領域廣泛使用。

1 嵌入式系統(tǒng)模型的特點

1.1 嵌入式系統(tǒng)模型

嵌入式系統(tǒng)可以稱為是包含在復雜非電子系統(tǒng)內(nèi)部的專用電子系統(tǒng),而這也算是嵌入式系統(tǒng)模型的意義。非電子系統(tǒng)可以擬成為嵌入式系統(tǒng)外部的環(huán)境,也叫做被嵌入系統(tǒng)。在一個大的系統(tǒng)之內(nèi),一般有許多個嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)可以和外界取得通信的連接。嵌入式系統(tǒng)能夠服務于被嵌入系統(tǒng),當然也是響應于外界的輸入,也算是嵌入系統(tǒng)數(shù)據(jù)自身的響應。

 

 

在現(xiàn)代機電控制系統(tǒng)中,主要分為微控制器、傳感器、DSP、可重構邏輯、執(zhí)行器以及中央處理器。它們都是由網(wǎng)絡加以控制,所以也稱為嵌入式網(wǎng)絡數(shù)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡是一種廣義的詞語,也可以指介質(zhì)互聯(lián)的結構,或者是NOC片內(nèi)網(wǎng)絡。


1.2 嵌入式系統(tǒng)可重構功能

嵌入式系統(tǒng)內(nèi)的CPU單元多以精簡指令來計算。而相比較微處理機和專用芯片方法,人們需要一種新的方法和技術路線,讓其具有微處理機更好的可編程和柔性,以及專用芯片更可靠、速度更快的性能。軟件控制著嵌入式系統(tǒng)的可重構功能。通過使用可重用的資源,重構計算平臺,可以適用于不一樣的應用需求??芍貥嬜钪饕囊饬x是可重用資源,F(xiàn)PGA未出現(xiàn)時,可重構系統(tǒng)基本使用重組的方法,功能部件用重用資源。FPGA出現(xiàn)之后,重用資源利用配置文件的方法,就可以定義每一種線的連接和門的性質(zhì),變化硬件的原本功能。廣泛的說,這樣的功能有著硬軟件可重構性。而正是因為嵌入式系統(tǒng)能夠剪裁硬軟件,有著可重構的功能,才能夠實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)控技術和系統(tǒng)的設計,也給網(wǎng)絡數(shù)控系統(tǒng)帶來了重用和開放的性能。

2 嵌入式新型網(wǎng)絡數(shù)控系統(tǒng)體系結構

2.1 嵌入式網(wǎng)絡數(shù)控硬件體系結構

在整個嵌入式網(wǎng)絡數(shù)控系統(tǒng)體系之中,總共有好幾個嵌入式的系統(tǒng)結構。數(shù)控操作與管理系統(tǒng)和顯示輸入裝置相互連接,可以實現(xiàn)人機交互的功能。而且數(shù)控操作管理系統(tǒng)能夠獲取和編譯加工代碼,檢查系統(tǒng)網(wǎng)絡的故障。網(wǎng)絡數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的以太網(wǎng)絡,可以連接外部網(wǎng)絡,控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試和運行。而顯示和鍵盤輸入裝置比數(shù)控操作管理系統(tǒng)更能夠實現(xiàn)現(xiàn)場的交互,它還能夠輸入數(shù)據(jù)和操作的命令,顯示加工的狀態(tài)。

 

 

插補器和運動控制器能夠實現(xiàn)插補和間隙補償?shù)倪\算,將速度控制的信息發(fā)送到嵌入式伺服控制器中。而嵌入式PLC能夠完善數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的所有邏輯控制,完成PLC的主要功能。速度和位置伺服控制器可以綜合的調(diào)整加工軸的速度和位置。而系統(tǒng)除了可以使用NC客戶端來實現(xiàn)遠程監(jiān)控之外,還可以利用Web瀏覽器。

系統(tǒng)的線路連接為,NC操作系統(tǒng)用EIA—RS—485線路連接運動控制器。運動控制器用EIA—RS—485線路和嵌入式PLC相聯(lián)。NC操作系統(tǒng)用以太網(wǎng)來連接TCP/IP協(xié)議、全球數(shù)字系統(tǒng)。無論是嵌入式還是網(wǎng)絡數(shù)控系統(tǒng),都可以實現(xiàn)和工業(yè)電腦一樣的數(shù)控功能。網(wǎng)絡數(shù)控系統(tǒng)和技術,依靠網(wǎng)絡互聯(lián),成為在線的控制執(zhí)行單位,而數(shù)控遠程控制可以和NC客戶聯(lián)系。

2.2 嵌入式網(wǎng)絡數(shù)控軟件體系結構

在嵌入式網(wǎng)絡數(shù)控軟件體系結構中,控制與運算軟件是指PLC程序、數(shù)控程序以及伺服運動控制軟件。而組態(tài)軟件模塊的設計主要是應用于特定的功能。通用性的設計約束開發(fā)和標準接口,例如插補計算、運動控制、加工代碼編譯模塊等。

輔助設計系統(tǒng)是為

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責任編輯:何健

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