一种具有自引导型二次开发仿真平台的开放结构数控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有自引导型二次开发仿真平台的开放结构数控系统，它包括在主板上由系统总线与中央微处理器、通用控制和用户交互芯片、存储器芯片、电源时钟电路、接口电路连接的数控系统；本发明专利技术在于它还包括一个二次开发仿真芯片、一个仿真开发存储芯片、一个二次开发存储芯片、一个二次开发平台和一个二次开发接口；以及二次开发仿真芯片内固化有二次开发控制软件。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，适合用户单位对产品加工过程中进行新功能的开发、拓展，以满足新产品制造时的各种需要。并具有价廉、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*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于控制调节类，尤其涉及计算机引导型二次开发仿真平台的开放结构数控系统的控制。
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。其存在着下列难题1，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。2，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。3，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。4，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具有自引导型二次开发仿真平台的开放结构数控系统一种具有自引导型二次开发仿真平台的开放结构数控系统，以解决上述的不足和难题。本专利技术的目的是这样实现的，一种具有自引导型二次开发仿真平台的开放结构数控系统，包括在主板上由系统总线与中央微处理器、通用控制和用户交互芯片、存储器芯片、电源时钟电路、接口电路连接的数控系统，本专利技术在于它还包括一个二次开发仿真芯片、一个仿真开发存储芯片、一个二次开发存储芯片、一个二次开发平台和一个二次开发接口。其中，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存储芯片中。所述的仿真开发存储芯片，其与系统总线连接，用于二次开发代码的仿真过程时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计算机和其内固化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。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一，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。二，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，链接对应函数库，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。三，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。四，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。由于本专利技术采用了以上的技术方案，因而具有1、独立的适合于数控加工的软硬件开放结构体系。从系统硬件上采用FPGA可编程芯片的整体模块化结构来组建底层硬件框架，完全区别于传统数控系统板卡式硬件结构的设计。各功能芯片与二次开发仿真芯片通讯连接，完成用户二次开发代码重新写入各功能芯片，从而实现从系统最底层硬件结构上实现开放性。从软件上采用嵌入式时实操作系统，采用面向对象的软件设计方法，将系统功能通过六个接口明确的芯片对象来实现，在对用户开发接口进行二次开发的的同时，对各层次实现细节进行屏蔽，有效的保证了系统的稳定可靠。2、自引导型并具备自检能力的的二次开发平台。针对于不同档次数控系统和不同层次用户需求组合不同方式的开发手段，基于知识专家库采用开发流程向导的方式来引导用户完成二次开发过程，采用开发模板的形式为用户定制格式化的二次开发样本。采用系统可靠性自检的控制策略来确保用户开发代码不会对整体性能产生不利影响。附图说明图1是本专利技术的一种具有自引导型二次开发仿真平台的开放结构数控系统的构成示意图；图2是本专利技术的一种具有自引导型二次开发仿真平台的开放结构数控系统的软件框图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自引导型二次开发仿真平台的开放结构数控系统，包括在主板上由系统总线与中央微处理器、通用控制和用户交互芯片、存储器芯片、电源时钟电路、接口电路连接的数控系统，其特征在于，它还包括一个二次开发仿真芯片、一个仿真开发存储芯片、一个二次开发存储芯片、一个二次开发平台和一个二次开发接口，其中，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存储芯片中，所述的仿真开发存储芯片，其与系统总线连接，用于二次 开发代码的仿真过程时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计算机和其内固化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；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，１）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；２）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，链接对应函数库，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 ；３）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...

【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]