基于RT-Linux的AD噴涂機開放式數(shù)控系統(tǒng)的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的AD噴涂機采用PLC控制凸輪機構(gòu)傳動的工作方式，存在涂層不均勻、噪音大的缺點，采用通用數(shù)控系統(tǒng)進行AD噴涂機的數(shù)控化改造，又帶來功能嚴重浪費，硬件成本增大的弊病。目前，開放式數(shù)控系統(tǒng)已成為數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向，其獨有的模塊化、可移植、功能可擴展的優(yōu)點，使其成為開發(fā)新型AD噴涂機控制系統(tǒng)的理想架構(gòu)。開放式數(shù)控系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺普遍為MS-DOS或Windows，不能很好的滿足數(shù)控系統(tǒng)對于實時性和多任務(wù)的要求，基于此，本文研究開發(fā)了基于

2、硬實時操作系統(tǒng)RT-Linux的AD噴涂機開放式數(shù)控系統(tǒng)。 標(biāo)準(zhǔn)Linux是基于分時設(shè)計并追求最大吞吐量的操作系統(tǒng)，不能滿足實時要求高的工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用。本文分析了標(biāo)準(zhǔn)Linux實時性能的不足，總結(jié)了Linux實時化改造的兩種典型方法，著重研究了RT-Linux的雙內(nèi)核方法的實時機制和任務(wù)調(diào)度策略，并對RT-Linux環(huán)境下的中斷處理、內(nèi)核實時線程編程和線程間通信等關(guān)鍵技術(shù)進行了分析和探討。 AD噴涂機作為一類有特定用途的專

3、用生產(chǎn)設(shè)備，其控制功能有自身的特點，本文在分析AD噴涂機控制功能需求的基礎(chǔ)上，提出了基于RT-Linux的開放式數(shù)控系統(tǒng)總體設(shè)計方案，對其硬件結(jié)構(gòu)的搭建和軟件體系各功能模塊的組織進行了詳細的研究。設(shè)計了由工業(yè)計算機IPC+D/A卡+I/O卡構(gòu)成的硬件平臺，在不引入下位機的前提下，實現(xiàn)了全軟件型的開放式數(shù)控系統(tǒng)，最大程度的降低了硬件規(guī)模，控制了成本，保證了系統(tǒng)的開放性和模塊化；按照任務(wù)實時性的不同，將數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用程序從總體上劃分為兩部分：

4、非實時域和實時域，非實時域任務(wù)運行在用戶空間，主要有文件管理、參數(shù)設(shè)置、譯碼、噴涂軌跡仿真等模塊，實時域任務(wù)運行在內(nèi)核空間，主要有插補、位置控制、加減速控制、I/O控制等模塊，根據(jù)實際開發(fā)經(jīng)驗，對不同優(yōu)先級任務(wù)的調(diào)度時序進行了探討，對各子功能模塊間的數(shù)據(jù)緩沖機制和具體編程實現(xiàn)手段進行了深入的研究。 基于RT-Linux開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)軟件，簡潔方便功能齊全的圖形用戶界面(GUI，GraphicUserInterface)是必須的。本

5、文比較了幾種流行的GUI解決方案，對其各自的特征和優(yōu)缺點進行了總結(jié)，在分析了AD噴涂機數(shù)控系統(tǒng)對于圖形用戶界面功能需求的基礎(chǔ)上，選擇MiniGUI作為開發(fā)人機界面的平臺。研究了MiniGUI的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)特征，開發(fā)出了適合于AD噴涂機數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用的界面友好、操作方便、功能完備、占用資源少的人機交互界面，表明MiniGUI很適合于工業(yè)實時控制的用戶界面的開發(fā)。 實踐證明，本文提出的IPC+D/A卡+I/O卡的數(shù)控系統(tǒng)硬件組織模式