基于PC的数控加工平台系统的研究
数控技术是制造自动化的关键技术，是现代制造业的灵魂核心，其水平的高低和装备拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。
为了适应现代制造业用户的需求，CNC结构正发生着巨大变化，基于PC的开放式数控系统正以它显著的优点，在数控机床上获得越来越广泛的应用。开放式数控系统正进入一个崭新的发展阶段——全软件数控。
全软件数控系统是一种新型的开放式数控系统，它用一台PC机实现包括译码、插补、位置控制等功能在内的所有数控功能。软件实现的灵活性有利于数控系统实现更高层次的开放性。“基于PC”是目前实现CNC开放化比较现实而明确的途径。本系统选取“通用PC+CNC接口板”的系统组成模式。CNC接口板只担任沟通PC接口和物理驱动器的任务。设计、集成并实现该数控系统的控制软件功能是本文的研究内容。这种模式的开放式数控系统提供给用户最大的选择和灵活性，最大限度的利用了PC的软硬件资源，价格低廉，适应未来先进制造技术的要求。
本文首先分析了开放式数控系统的特点、发展趋势以及国内外对开放式数控的最新研究成果的状况。然后对于基于PC的开放式数控系统的开放性、体系结构、操作平台及软件结构等进行了详细的论述，在此基础上开展了如下几个方面的研究：
1．分析了CNC系统的软件结构及特点后，针对数控系统的信息来源、工作状态、工作过程、功能需求和任务的实时性等进行了详细分析，结合新的发展趋势及要求，建立了全软件型CNC的总体框架。
2．对机床数控中的各个模块做了进一步的深入研究，对零件加工程序的输入模块、代码解释模块、加工过程实时显示模块、插补运算模块都给出了详尽的理论阐述及算法框图。并对软件型CNC系统控制软件人机界面进行了总体的介绍，初步实现了该系统所具备的功能。
3．分析了实时多任务并行处理的基本概念，并详述了实时多任务并行调度的基本策略，结合所开发的CNC系统任务的实时并行性，采用Windows的多线程技术对此系统任务调度进行优化，提高了系统响应能力。
4．比较了在PC平台下开发数控系统所涉及到的几种操作系统的优劣，分析了Windows操作系统结构特点和当前在Windows操作系统下实现实时控制的各种方案；结合Windows操作系统下外围设备的硬件中断及核心层WDM设备驱动程序的开发，解决了Windows操作系统难于应用于实时控制的难题。
5．详细分析了WDM驱动程序的特点、工作原理，根据本系统的特点对WDM驱动程序的开发工具进行了选择；按照实时性要求对CNC系统进行了软件模块划分；解决了数控系统WDM程序和上层应用程序通信、PCI板卡驱动、中断程序设计等关键问题。
开放式数控系统;WDM;实时性;制造自动化;全软件数控;软件模块划分
西安工程大学
硕士
机械设计及理论
王筠;商玉林
2007
中文
TP273;TG659
90
2008-03-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）