【摘要】：隨著產(chǎn)品越來越多樣化,數(shù)控功能越來越復雜化,對數(shù)控系統(tǒng)可重構、可移植、可擴展的呼聲越來越高,近年軟硬件技術飛速發(fā)展,開展開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究,可為將來超大計算量、更強實時性數(shù)控系統(tǒng)的運用奠定基礎。更進一步地開展集成式數(shù)控系統(tǒng)的研究,改變現(xiàn)有機床和系統(tǒng)一一對應的結構,提高集成度,為將來的工業(yè)自動化集成控制奠定基礎。本文基于高性能通用多核處理器平臺,采用實時工業(yè)以太網(wǎng),旨在開發(fā)集成數(shù)控系統(tǒng)。首先分析比較了改造數(shù)控系統(tǒng)、虛擬機技術和容器技術實現(xiàn)集成數(shù)控的優(yōu)勢和不足,確定以容器虛擬化技術為核心的數(shù)控集成方案。為了降低耦合提高集成度,將數(shù)控系統(tǒng)按功能劃分成譯碼、離散、前瞻、加減速、插補、位置控制等功能模塊,每個模塊分別運行在一個容器上,隔離運行,通過調度模塊統(tǒng)一調度,使加工效率和資源利用率達到最高,調度模塊還可以緩存各個模塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù),接受用戶請求。為了連接虛擬環(huán)境中的數(shù)控系統(tǒng)和宿主機中的網(wǎng)絡驅動模塊,設計了具有數(shù)據(jù)緩存功能的通信模塊。相對于集成數(shù)控系統(tǒng)軟件,硬件的方案設計比較簡單,采用實時工業(yè)以太網(wǎng)Powerlink協(xié)議,連接系統(tǒng)所有的伺服驅動器和I/O設備。為了保證數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)過程的正確性和可靠性,通常采用形式化方法對系統(tǒng)建模分析,對于多任務并發(fā)、無限狀態(tài)系統(tǒng),Petri網(wǎng)建模具有更好的描述效果。采用著色Petri網(wǎng)對數(shù)控系統(tǒng)進行不同層次的建模,先建立數(shù)控系統(tǒng)的頂層Petri網(wǎng)模型,頂層模型包括數(shù)控部分和調度部分。對于數(shù)控部分,可繼續(xù)對功能子模塊建模,對于調度模塊,采用優(yōu)先級搶占調度策略,設計了基于任務依賴和基于數(shù)據(jù)流兩種確定優(yōu)先級的任務調度策略,并分別對兩種調度策略進行Petri網(wǎng)建模分析。最后搭建集成數(shù)控系統(tǒng)實驗平臺,對數(shù)控系統(tǒng)外部環(huán)境測試,包括虛擬環(huán)境、實時環(huán)境和連接兩者的通信模塊,分別對三個部分進行測試并分析實時性。基于上述的測試和分析,確定集成數(shù)控系統(tǒng)加工各任務模塊周期參數(shù),進行加工實驗,驗證數(shù)控系統(tǒng)集成的可行性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG659
【圖文】：

1-1 基于 Windows 和 RTX 實時擴展的開放式數(shù)控系統(tǒng)實時任務調度研究現(xiàn)狀關技術研究現(xiàn)狀念是在云計算提出不久后提出來的，基于目前云種面向服務的制造新模式[12]。與傳統(tǒng)制造系統(tǒng)結與者提供一個統(tǒng)一的平臺，制造服務提供者通過平臺提出制造服務請求，云制造服務平臺則作為再向服務請求者提供按需服務。解如何將云計算的一系列技術應用到制造系統(tǒng)中進行簡單調研。云計算被 NIST 定義為能夠通過網(wǎng)計算資源的模型，這些資源來自共享可配置資源池放[13]。云計算作為分布式計算的商業(yè)應用，達到性的兩個重要目標[14]。國內早在云計算概念提出華大學張堯學從上世紀 90 年代就開始從事透明

圖 2-1 鎖機制示意圖器方案實現(xiàn)類似。虛擬機技術是一種基于系統(tǒng)功能的、運行在一個完全隔離環(huán)境理主機，在虛擬機里可以安裝各種各樣的作系統(tǒng)無異。如圖 2-2 所示，可以在一臺，每個實例都完整的包含操作系統(tǒng)、運行是一種更為輕量級的虛擬技術。容器相當戶空間，所有容器共用一個操作系統(tǒng)內核管理引擎可以為容器提供進程級別的隔上，又能共享很多底層資源。硬件設備虛擬機管理程序宿主機虛擬機運行庫應用硬件設備容器管理引擎宿主機虛擬機運行庫應用虛擬機運行庫應用運行庫應用運行庫應用運行應用

【參考文獻】

相關期刊論文 前8條

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本文編號：2742299