【摘要】：隨著產(chǎn)品越來越多樣化,數(shù)控功能越來越復(fù)雜化,對(duì)數(shù)控系統(tǒng)可重構(gòu)、可移植、可擴(kuò)展的呼聲越來越高,近年軟硬件技術(shù)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(jì)算量、更強(qiáng)實(shí)時(shí)性數(shù)控系統(tǒng)的運(yùn)用奠定基礎(chǔ)。更進(jìn)一步地開展集成式數(shù)控系統(tǒng)的研究,改變現(xiàn)有機(jī)床和系統(tǒng)一一對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu),提高集成度,為將來的工業(yè)自動(dòng)化集成控制奠定基礎(chǔ)。本文基于高性能通用多核處理器平臺(tái),采用實(shí)時(shí)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(jī)技術(shù)和容器技術(shù)實(shí)現(xiàn)集成數(shù)控的優(yōu)勢(shì)和不足,確定以容器虛擬化技術(shù)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(bǔ)、位置控制等功能模塊,每個(gè)模塊分別運(yùn)行在一個(gè)容器上,隔離運(yùn)行,通過調(diào)度模塊統(tǒng)一調(diào)度,使加工效率和資源利用率達(dá)到最高,調(diào)度模塊還可以緩存各個(gè)模塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù),接受用戶請(qǐng)求。為了連接虛擬環(huán)境中的數(shù)控系統(tǒng)和宿主機(jī)中的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)模塊,設(shè)計(jì)了具有數(shù)據(jù)緩存功能的通信模塊。相對(duì)于集成數(shù)控系統(tǒng)軟件,硬件的方案設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,采用實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)Powerlink協(xié)議,連接系統(tǒng)所有的伺服驅(qū)動(dòng)器和I/O設(shè)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(duì)系統(tǒng)建模分析,對(duì)于多任務(wù)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(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)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(diào)度部分。對(duì)于數(shù)控部分,可繼續(xù)對(duì)功能子模塊建模,對(duì)于調(diào)度模塊,采用優(yōu)先級(jí)搶占調(diào)度策略,設(shè)計(jì)了基于任務(wù)依賴和基于數(shù)據(jù)流兩種確定優(yōu)先級(jí)的任務(wù)調(diào)度策略,并分別對(duì)兩種調(diào)度策略進(jìn)行Petri網(wǎng)建模分析。最后搭建集成數(shù)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)數(shù)控系統(tǒng)外部環(huán)境測(cè)試,包括虛擬環(huán)境、實(shí)時(shí)環(huán)境和連接兩者的通信模塊,分別對(duì)三個(gè)部分進(jìn)行測(cè)試并分析實(shí)時(shí)性�；谏鲜龅臏y(cè)試和分析,確定集成數(shù)控系統(tǒng)加工各任務(wù)模塊周期參數(shù),進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證數(shù)控系統(tǒng)集成的可行性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG659
【圖文】：

1-1 基于 Windows 和 RTX 實(shí)時(shí)擴(kuò)展的開放式數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度研究現(xiàn)狀關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀念是在云計(jì)算提出不久后提出來的，基于目前云種面向服務(wù)的制造新模式[12]。與傳統(tǒng)制造系統(tǒng)結(jié)與者提供一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，制造服務(wù)提供者通過平臺(tái)提出制造服務(wù)請(qǐng)求，云制造服務(wù)平臺(tái)則作為再向服務(wù)請(qǐng)求者提供按需服務(wù)。解如何將云計(jì)算的一系列技術(shù)應(yīng)用到制造系統(tǒng)中進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)研。云計(jì)算被 NIST 定義為能夠通過網(wǎng)計(jì)算資源的模型，這些資源來自共享可配置資源池放[13]。云計(jì)算作為分布式計(jì)算的商業(yè)應(yīng)用，達(dá)到性的兩個(gè)重要目標(biāo)[14]。國(guó)內(nèi)早在云計(jì)算概念提出華大學(xué)張堯?qū)W從上世紀(jì) 90 年代就開始從事透明

圖 2-1 鎖機(jī)制示意圖器方案實(shí)現(xiàn)類似。虛擬機(jī)技術(shù)是一種基于系統(tǒng)功能的、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境理主機(jī)，在虛擬機(jī)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(tái)，每個(gè)實(shí)例都完整的包含操作系統(tǒng)、運(yùn)行是一種更為輕量級(jí)的虛擬技術(shù)。容器相當(dāng)戶空間，所有容器共用一個(gè)操作系統(tǒng)內(nèi)核管理引擎可以為容器提供進(jìn)程級(jí)別的隔上，又能共享很多底層資源。硬件設(shè)備虛擬機(jī)管理程序宿主機(jī)虛擬機(jī)運(yùn)行庫應(yīng)用硬件設(shè)備容器管理引擎宿主機(jī)虛擬機(jī)運(yùn)行庫應(yīng)用虛擬機(jī)運(yùn)行庫應(yīng)用運(yùn)行庫應(yīng)用運(yùn)行庫應(yīng)用運(yùn)行應(yīng)用

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2742299