远程网络监控和二次开发功能的开放式结构数控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种远程网络监控和二次开发功能的开放式结构数控系统，它包括在主板上由系统总线分别与中央微处理器、通用控制与交互管理芯片、存储器、电源时钟电路、通用控制和用户交互接口连接的数控系统；还包括一个状态监测与故障诊断芯片、一个网络管理控制芯片、数据资源管理芯片、一个二次开发仿真芯片、一个数据信息存储芯片、一个仿真开发存储芯片、一个二次开发存储芯片、一个二次开发平台、一个网络及远程监控接口以及一个二次开发仿真接口；以及所固化的控制软件。本发明专利技术可提供二次开发功能的开放式结构数控系统，和层次、智能、网络化的状态监测和故障诊断功能及效果。具有新功能的开放拓展、价廉、易操作和控制、经济适用等多方面的特点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Open architecture CNC system based on remote network monitoring and two development functions

Open architecture CNC system of the invention discloses a remote network monitoring and two development function, it is included in the motherboard from the system bus are respectively connected with the central microprocessor, general control and interactive management chip, memory, clock circuit, power control and general user interaction interface connected to the CNC system also includes a state; monitoring and fault diagnosis of the chip, a network management control chip, data resource management chip, a two chip, a simulation data storage chip, a memory chip, a simulation of the development of the two development of a memory chip, a two development platform, a network interface, and remote monitoring a two development simulation interface and control software; curing. The invention can provide an open structure numerical control system with two development functions, and a level, intelligent and networked state monitoring and fault diagnosis function and effect. It has many features, such as opening, expanding, low price, easy operation and control, economy and so on.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于控制调节类，尤其涉及计算机远程网络监控和二次开发功能开放式的控制。
技术介绍
当前数控系统基本有两种模式，一种是传统专用单片处理器模式的封闭结构的数控系统，一种是当前正处于研发阶段的基于工控机和运动控制卡模式的开放式数控系统。传统模式的数控系统采用专用单片机为硬件核心，封闭式的体系结构屏蔽了所有的系统技术细节，只对用户提供功能固定的对外通用控制接口，用户必须按系统要求选择匹配的外围驱动设备来实现数控机床的构建。而一旦系统定型，用户就被系统固定的功能和性能束缚。由于没有专门提供给用户的二次开发接口，也没有提供专门的二次开发环境，用户无法进行原有功能的改进和新功能的增加。使得数控系统无法适应不断变化的生产加工工艺的要求。在软件结构上，封闭式数控系统大都采用与中央处理器相配套的汇编语言来构成系统，这种语言很难架构芯片化结构的软件环境且对硬件依赖性很强，很难被移植和二次开发，这传统模式数控系统极难实现开放性的一个致命原因。而当前正处于积极研发阶段的开放式数控系统，基本上都采用了工控计算机配套的运动控制卡结构模式来实现对机床的数控控制，这种模式数控系统的开放性主要是借用了当前PC计算机的开放特征，其实质只是PC计算机的一个板卡式控制应用，在结构和性能上都存在着很大的局限性。首先，没有定义独立的适合于数控加工控制的开放结构。由于采用的是通用计算机平台，所具备的开放性都是计算机本身固有的开放特征，不是针对于数控加工特点来定义的，这种借鉴方式的代价就是要完全依赖于计算机的结构体系框架。PC计算机作为一个通用平台，无论从底层硬件的设计，和操作系统环境上都没有对数控加工特殊性的考虑，因此不能从根本上搭建数控平台。其次，工控机模式的开放式数控系统不能很好的保证实时性和可靠性。PC计算机在运行时由于采用通用的操作系统，占用了很大的系统资源，与数控加工无关的任务可能占去了更多系统的工作份额，它们干扰着系统对现场加工的及时响应，降低了系统对重要控制事件的处理速度，并增加了系统运行的开销，这些都会导致系统的不稳定。再其次，工控机模式数控系统的成本太高。一台能满足数控加工速度要求的计算机，至少需要投资数千元再配上运动控制卡，使得成本很难降低。再者，当前工控机模式的开放式数控系统的网络功能是基于计算机网络的。这种网络由于没有考虑到数控加工和状态监测对大流量信号数据流的传输要求，因此从速度上限制了系统的远程网络应用能力，基本上只适用于系统间的程序传输。最后，控制系统由于没有独立的开放结构体系，必须依赖PC计算机的结构体系和软件框架，因此注定只能以单一的函数库形式来体现二次开发，这要求一个普通用户或者是一个机床操作工要具备很好的编程基础和计算机软硬件知识。而这对于一般改进的用户无疑是太多的代价，有时候更是得不偿失。而对于高级用户只提供函数库又显得不足。另外，当前的开发手段没有一个专门友好平台，也没有一个适合于数控功能开发的引导型流程，来帮助用户的功能定义，这一方面不能为用户充分提供开放式数控系统的结构优势，另一方面又会使没有经验或对所需功能不很明确的用户会走弯路甚至破坏系统的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种远程网络监控和二次开发功能的开放式结构数控系统，以解决现有技术的不足和难题。本专利技术的目的是这样实现的，一种远程网络监控和二次开发功能的开放式结构数控系统，包括在主板上由系统总线分别与中央微处理器、通用控制与交互管理芯片、存储器、电源时钟电路、通用控制和用户交互接口连接的数控系统，其特征在于，它还包括一个状态监测与故障诊断芯片、一个网络管理控制芯片、数据资源管理芯片、一个二次开发仿真芯片、一个数据信息存储芯片、一个仿真开发存储芯片、一个二次开发存储芯片、一个二次开发平台、一个网络及远程监控接口以及一个二次开发仿真接口。其中，1、所述的二次开发仿真芯片，其与系统总线相连，用于将二次开发仿真接口传来的代码进行仿真过程的控制，管理和固化到二次开发芯片中。所述的仿真开发存储芯片，其与系统总线连接，用于为二次开发代码的仿真过程提供程序的运行和存储空间。所述的二次开发存储芯片，其与系统总线连接，用于存储仿真成功的二次开发代码，所述的二次开发接口，其与系统总线相连，用于接收下载电缆传送来的二次开发代码，并经预处理后，送入仿真开发芯片中。所述的二次开发平台，由PC计算机和其内的二次开发仿真软件，及下载电缆组成，通过计算机的并口线经由下载电缆与数控系统二次开发仿真接口连接，用于开放结构数控系统的新功能的开发和仿真。2、所述的数据资源管理芯片，由系统总线与数据信息存储芯片相连，用于管理和控制系统内部或外界输入的各种数据和控制信息。所述的数据信息存储芯片，其与系统总线相连接，用于存储数控系统的各种数据和控制信息。所述的状态监测与故障诊断芯片，其内固化有状态监测与故障诊断软件，并与系统总线连接，用于状态监测、诊断和信号的采集、处理及反馈控制。所述的网络管理控制芯片，其内固化有网络管理软件，并由系统总线与网络及远程监控接口相连接，用于处理数控系统与网络的数据和控制信息的通讯传输。所述的网络与远程监控接口，由系统总线与网络管理控制芯片连接，用于连接外部网络。一，所述的二次开发仿真软件，至少包含下列步骤判断开发类型若为通用功能型二次开发，则判断开发新的交互功能，若是，调用交互功能开发过程，链接交互功能函数库，按指定格式和语法输入参数、描述和必要代码语句，对新功能可靠性进行合理性检验。若否，则判断开发新的控制功能，若是，调用控制功能开发过程，链接控制功能函数库，按指定格式和语法输入参数、描述和必要代码语句，对新功能可靠性进行合理性检验。若否，则调用特殊功能开发过程，进行链接特殊功能函数库，按指定格式和语法输入参数、描述和必要代码语句，对新功能可靠性合理性检验。若为运动控制型二次开发则判断开发新的插补算法。若是，调用插补算法开发过程，链接插补算法库，按指定格式和语法输入参数、描述和必要代码语句，对新功能可靠性进行合理性检验。若否，则判断开发新的速度控制，若是，调用速度控制开发过程，链接速度控制函数库，按指定格式和语法输入参数、描述和必要代码语句，对新功能可靠性进行合理性检验。若否，调用特殊运动控制开发过程，链按对应函数库，按指定格式和语法输入参数、描述和必要代码语句，对新功能可靠性进行合理性检验。若为系统策略型二次开发则判断开发监控诊断策略。若是，调用监控诊断开发过程，链接监控策略库，按指定格式和语法输入参数、描述和必要代码语句，对新功能可靠性进行合理性检验。若否，则判断开发网络管理策略，若是，调用网络管理开发过程，链接网络管理策略库，按指定格式和语法输入参数、描述和必要代码语句，对新功能可靠性进行合理性检验。若否，则调用特殊策略开发过程，链接特殊策略库，按指定格式和语法输入参数、描述和必要代码语句，对新功能可靠性进行合理性检验。对上述新功能可靠性进行合理性检验若检验不合格，给出修改意见，转到判断开发类型。若检验合格，则进行代码编译，由计算机并口及下载电缆输入数控系统或存储。二，所述的状态监测与故障诊断芯片、网络管理控制芯片其内设置的控制软件，至少包含下列步骤 现场状态信息采集，及信号预处理，并判断本机能否诊断，若能，由本机决策控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远程网络监控和二次开发功能的开放式结构数控系统，包括在主板上由系统总线分别与中央微处理器、通用控制与交互管理芯片、存储器、电源时钟电路、通用控制和用户交互接口连接的数控系统，其特征在于，它还包括一个状态监测与故障诊断芯片、一个网络管理控制芯片、数据资源管理芯片、一个二次开发仿真芯片、一个数据信息存储芯片、一个仿真开发存储芯片、一个二次开发存储芯片、一个二次开发平台、一个网络及远程监控接口以及一个二次开发仿真接口，其中，１）所述的二次开发仿真芯片，其与系统总线连接， 用于将二次开发仿真接口传来的代码进行仿真过程的控制、管理和固化到二次开发芯片中，所述的仿真开发存储芯片，其与系统总线连接，用于为二次开发代码的仿真过程提供程序的运行和存储空间，所述的二次开发存储芯片，其与系统总线连接，用于存储仿真成 功的二次开发代码，所述的二次开发接口，其与系统总线相连，用于接收下载电缆传送来的二次开发代码，并经预处理后，送入仿真开发芯片中，所述的二次开发平台，由ＰＣ计算机和其内的二次开发仿真软件，及下载电缆组成，通过计算机的并口线经由下载电缆 与数控系统的二次开发仿真接口连接，用于开放结构数控系统新功能的开发和仿真；２）所述的数据资源管理芯片，其与系统总线及数据信息存储芯片相连，用于管理和控制系统内部或外界输入的各种数据和控制信息，所述的数据信息存储芯片，其与系统总线连接 ，用于存储数控系统的各种数据和控制信息，所述的状态监测与故障诊断芯片，其内固化有状态监测与故障诊断软件，并与系统总线连接，用于状态监测、诊断和信号的采集、处理及反馈控制，所述的网络管理控制芯片，其内固化有网络管理软件，并由系统总线与 网络及远程监控接口连接，用于处理数控系统与网络的数据和控制信息的通讯传输，所述的网络与远程监控接口，由系统总线与网络管理控制芯片连接，用于连接外部网络；３）所述的二次开发仿真软件，至少包含下列步骤：判断开发类型，若为通用功能 型二次开发，则判断开发新的交互功能，若是，调用交互功能开发过程，链接交互功能函数库，按指定格式和语法输入参数、描述和必要代码语句，对新功能可靠性进行合理性检验，若否，则判断开发新的控制功能，若是，调用控制功能开发过程，链接控 制功能函数库，按指定格式和语法输入参数、描述和必要代码语句，对新功能可靠性进行合理性检验，若否，则调用特殊功能开发过程，进行链...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王太勇，李宏伟，薜国光，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]