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阐述数控全数字式数控现场总线通用运用层的设计与实现学术论文格式

摘要:随着数控系统朝着高性能、高速度、高精度、开放式数控系统的方向进展,开发基于数控现场总线技术,并满足开放式要求的全数字式数控系统是目前国际高档数控系统的进展走势。然而,目前国际上有着多种数控现场总线及标准,其协议及数据交换接口各不相同、产品互不兼容,造成了当前数控系统只支持一种数控总线、运动制约器模块与数控总线模块是一种高耦合的联系,不能满足全数字式数控系统的开放式要求。为实现全数字式数控系统能够兼容多种总线,达到数控总线模块可配置的目的。本论文对数控现场总线通用运用层进行了探讨与开发,重点解决了以下不足:1.设计了基于协议栈的数控总线结构具体模型及一个数控现场总线通用运用层架构。该架构将运用层进一步分为运用接口子层和协议接口子层,前者向上层数控运用提供统一的服务接口,后者屏蔽下层不同总线的差别。2.完成了数控现场总线通用运用层的详细设计与实现。浅析了所需的关键技术并给出了相应的解决案例,如统一的站点地址、运用层协议数据报文格式、单位系、总线配置结构等。运用接口子层提供了传输服务、设备服务、总线管理服务等统一的服务接口;协议接口子层实现了服务映射管理、协议映射管理、总线通讯卡PCI设备的驱动程序。3.实现了基于该通用运用层架构的MECHATROLINK III总线的服务协议,及其通讯卡JL100的驱动程序。将其编译成Linux内核模块运用在蓝天数控系统中,并进行了配置与测试。通过测试,验证了该案例的可行性和正确性,提升了数控系统的开放性和扩展性。 关键词:全数字式数控系统论文 数控现场总线论文 通用运用层论文 MECHATROLINK论文
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    摘要5-6

    ABSTRACT6-9

    引言9-11

    第一章 绪论11-16

    1.1 课题探讨背景及作用11-12

    1.2 课题探讨近况及进展走势12-14

    1.2.1 现场总线的进展近况12-13

    1.2.2 国内外开放式数控系统的探讨13-14

    1.3 课题来源及探讨内容14-15

    1.4 本论文组织结构15-16

    第二章 数控现场总线和现场总线集成技术探讨16-25

    2.1 数控现场总线16-18

    2.1.1 现场总线对数控系统的影响16-17

    2.1.2 实时工业以太网数控总线17-18

    2.2 常见数控现场总线18-22

    2.2.1 EtherCAT 介绍19-20

    2.2.2 NCSF 介绍20-21

    2.2.3 MECHATROLINK III 介绍21-22

    2.3 现场总线集成技术22-24

    2.3.1 OPC 技术22-23

    2.3.2 网关技术23-24

    2.3.3 A-R 分层技术24

    2.4 本章小结24-25

    第三章 数控现场总线通用运用层总体结构设计案例25-37

    3.1 数控总线功能浅析25

    3.2 数控总线结构具体模型设计25-27

    3.3 通用运用层整体架构设计27-31

    3.3.1 通用运用层架构27-29

    3.3.2 运用层内部通讯模型29-30

    3.3.3 运用层状态机30-31

    3.4 CNC 系统软件介绍31-34

    3.4.1 Linux 的优缺点31-32

    3.4.2 RTLinux 介绍32-34

    3.4.3 Linux 内核模块编程34

    3.5 数控系统整体结构34-36

    3.6 本章小结36-37

    第四章 数控现场总线通用运用层的详细设计与实现37-58

    4.1 运用接口子层的设计与实现37-44

    4.1.1 关键技术及解决案例37-39

    4.1.2 重要数据结构39-41

    4.1.3 功能服务41-44

    4.2 协议接口子层的设计与实现44-48

    4.2.1 服务映射管理44-45

    4.2.2 协议映射管理45-46

    4.2.3 总线 PCI 通讯卡驱动程序的设计与实现46-48

    4.3 对 M3 总线的映射实现48-55

    4.3.1 M3 总线协议规范48-50

    4.3.2 M3 服务及命令处理函数的实现50-52

    4.3.3 JL100 通讯卡驱动程序的实现52-55

    4.4 在运动制约器中的运用55-57

    4.5 本章小结57-58

    第五章 系统测试与实例运转58-65

    5.1 测试环境58-60

    5.2 实例测试60-64

    5.3 本章小结64-65

    结束语65-66

    参考文献66-68

    发表文章68-69

    致谢69

OPC 技术22-232.3.2 网关技术23-242.3.3 A-R 分层技术242.4 本章小结24-25第三章 数控现场总线通用运用层总体结构设计案例25-373.1 数控总线功能浅析253.2 数控总线结构具体模型设计25-273.3 通用运用层整体架构设计27-313.3.1 通用运用层架构27-293.3.2 运用层内部通讯模型29-303.3.3 运用层状态机30-313.4 CNC 系统软件介

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