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外文科技资料翻译中文译文一个高性能单元数控系统架构的设计摘要 动控制软件目前的趋势与较传统的方法相比，使用一个单独的处理器。而不同的方法相结合的实时活动，包括插补和位置的测量，以及 于该系统的方法描述是基于在过去 12年间状态线结构的一体化，由哥伦比亚省不列颠大学和忒修斯（一个由西泰克水疗发展的新的创新的工业电子 所发展而 。开放 数控系统，基于 系统重构，展控制。1. 过去 年，在数控设计系统方 发 了 。 大 的 业数控系统不不 的 ，使 外 及用 以修控制软件的高。而 不同的方案 在大， 了们的和能 。”在文 的技的点 发是过去在件和软件方 的 资 该 ，相的 展 基于发展的 了 ， 在 ，（ ，（ （ 1， 2， 3， 4。 的开放 架构系统一由一个电 和一个单独的处理器实时处理所活动， 5， 6， 7。是 性 。 的系统要是 的系统 的件。实时活动一 置在一个个设 ， 过 以合的位置。， 控制器是”一个单独的处理器，用 制并且容纳所需要的 支持 机器功能。同时被”采取的方法会所不同 8， 9。图（ 1 ，基状态线架构图（ 1 所示的 条件：第1 页共10 页A 避免在机必须使用一个实时操”系统。B 尽量减少机与处理器间所需的带宽。C 在轴和支配 使用同步机制的时候，容的 展性的存在。D 允支配 间 。里的想法是，过促 落实先 的运动和过控制算法 实 一个高并 的规 。 过使用一个双阶段校对机和两条平 的交流渠道 实设计目 10。第一个交流渠道（显示 总线， 图 1 ，用于第一阶段过插值增量（计算循环结束频率的 1/32到 1/8 ，以及高的令和 系单位的状态 。第二道包括一个同步线和状态限系列（再显示在图1 。状态线路允 何处理器选择是整体控制 是外 控制 影响一个 “的同步方 的移动方向。最一推 单数控软件11， 12。过个 以推 填补，循环结束和 控制器（ 动在电 中的软件内 ，正 图（ 2a 中概念性描述的一 。 的增强而 ，而且乍一看似乎是系统中自然演 的一 。文”不认是正确的长 的办法。 实时运转系统，而且显然， 何高频率的监测控制 ， 了过控制，高速轮廓，监测 而添加的，会 难以。在对 说更用的是用专网络数字驱动技 包装 系统。后的趋势似乎是移回到 的控制，是由 何打开驱动器技身而 。人已对 开放的基要求” 表态，然而在 开放和 展性向的 后，构 系统的实 会被 。”认一个构 的，（ 合业 认的 构 和软件结构 ， 装系统， 以 展及重新配置，是 取的。系统该规 化的 ，并且允一 单独的高 量 工 的 。同时用该 的被允对件和软件 大的 动和添加。”相 方法 以包 ，并且较 的 在 的设计和规件 装一概念 更的。图（ 2a 数控系统图（ 2b 的软数控图 (2C)基 页共10 页图 (2D)构在下 的”“在 的最新，以及位于忒修斯下的动机和基则。最后，两 的结合 随着忒修斯架的高速轴处理器的发展，会被描述。所说的，基 过了 10年。在段时间内，系统发 一 的 化，并已用到一系列的件。目的是 研究人员和用一个单开放的系统， 以 修和 展，并且在基运动控制功能过控制和监测功能 们，以”。“了与件和系统件基发展 的最 动。 ”新一 的件已向前发展，位置测量和循环结束及第二阶段插值 了一个机会。显然，是一个对 学基配 的的基架构，是个轴 被容纳时。已 了一系列的 实一系统，前的最高阶段是需要忒修斯系统设计并实两轴”们测基运动控制软件 的同时， 单强大配置工 的方法被发用。 用 新的的设计自 的人 以使用。能以及正交和插值活动间存在着显的配。 大 4年前 ,同时 正交而使用的及所轴动装置纳 活动已取 重大 展。所需的 功能 图（3 。图（ 3 所示的功能在一个单的2 的 10内 已取。 图（3 所示的 元 的 轴控制器，被 容使用 一个相对 的同步高速 （时 速12状态机。循环结束频率4 所必需的功能包括一个 大器 和数字 正交 。了系统 ， 时 第一阶段的增量内存 。过一个 的并 到电 机 。图（ 3 基于 第 页共10 页随着在 系统 步测 ， 控制中 用 的基构 了数字控制 系统。在 下操” 更发，并且在一个 化的基于基， 合一 高运动 /工 /监测的 ， 系统表示 图（ 4 。相同 在了高性能的控制个轴，而 更大容量和更高速的 活动的结说在文件的最后 。图（ 4 开发基于 ” 纳 了“打开件“ 架构的高元 配置。 基计在图（ 5 由 和 10描绘。 系统 用 以是依赖件 须件。 须件的 用由每个对象 的方法 义 直 处理（ 轴线， 控制器，过监控 。另一方 ，依赖件的方法由一个 绑 表的软件处理。绑 表的方法，用于物理件。用于 的物理件。举个 子，用于轴控制器中最 的件相 方法实 下：增量；取位址；取速；中断 脉；等等。 该方法过实配置系统包括存 在每个设 记化的配置流， 方法在 15中， 详细的“，它相于一个开放软软件方法的动态 展，1314 识货化的配置流首先转换 。在译后，该装置就已被登记，对旬 的方法已 义，它们 绑到 机的方法。图 (5) 机床显示绑 表技第4 页共10 页个 用的高、 大数监测和控制用在较高的 说，存在着共性。不幸的是，传统的 系统设计概念 不 用人优势，而是着手 立下向的新 件和软件工 等系统。 方 用浪费开发时间和资源，然，也导致小批量且较高。前计一 在里封装一个复杂设计活动时,能够捕捉到在高共同控制和监测系统所需特性的灵活系列 系统设计员在广泛件软件技支持下能 地使用系统。显然，在少数规 化下能使体积 小花费降 ，而且 能最 用 持灵活性。 由的系统，就 忒修斯，包括一系列件和软件设置的功能 复杂系统的风险下 升。导致了双方的 展性和更新性。B、架构忒修斯系统（ 图 6 ，是由一个个靠 一条高速高 靠性的串 总线 途的 ，总线叫 在后 详细描述。每个忒修斯系统必须包 一个 126个子 尺寸（ 4005 。只带电载和 I/根据客的规格，以更 地用的需求 设计。统热插件。图 6忒修斯件体系结构每个忒修斯 个 能， 电源管理和讯。该 I/O令，单的数据 I/O（ ， 脉， 到复杂的量功能和轴控制（闭环控制和插值 。 ” 一步 义。该 离散在不切断系统 7忒修斯于是单线与菊花链结构，使串 总线，几乎 限的点数目。控制每一个串 帧的电路设计 证了 性 时 ,在总线 配相的件地址 ,所以机第5 页共10 页能 实体一个 识的件地址。方 就 插拔 ”。菊花链结构 以在添加删除一个个 。机会过重 系统测到 何件配置的 化和 。该机能内 的 失性内存的驱动 中 。的软件相结合，允开放 配置系统能 实。图开放结构忒修斯的智能是由三处理器 的。最 ，8至 32位处理器堆栈，（四机 ，在 。第二，（忒修斯的 ，使用到32 位 用于运 业操”系统，E，奔腾基和4位 用处理器（中的 9典 忒修斯存 器， ，忒修斯软件是基于 操”系统 时间。所件资源的 织和操”系统的支持动 。广泛和 C+ 的件与软件“控制。附加 工 集四 环境，自然功率和每四 的灵活性使 在不用汇 的 下， 能容 地对 的件 控制，一个 允了高的 向对象 。由于忒修斯要是 布 用 设计，讯就最最高的优先权。3个的 异步串 线，以太网 和内置的 格 廉的仅 B动远 I/ 与它 的场总线 。C、忒修斯和数控系统一个联合项目在 开放间展开。一个 下 图所示的典 系统。图（ 10 典 数控装置图（ 10 所示元件和图（ 11 所示的架构是一 典 的数控装置， 下列 件。第6 页共10 页a 一个基于 系统工在 且操” 和一的运动功能（ 转化 。它 允数控装置与 宽带的整合。b 一个基于运 和第一阶内插值的c 基于 2 轴 包括正交，第一阶内插值和循环结束。d) 系列I/O 。此时所的， 轴控制器软件包 在开发测 阶段，并于年 ，的操”软件是用在物中描述的 （ 11 在忒修斯中典 高水平。由于系统能，使 能 不费 地 立一个广泛的控制系统。只用图（ 11 单元中所示的 ，就 能 立 限 能及 的 系统。也 能 图（13 所示，采取基于 直 。图 (12) 布 数控系统在另一 复杂性规过共 在 图（ 12 所示（ 系统是 着 的讯速要求 的一个单一人机 的，构 的大 机器 线的 布 数控系统。最后， 于能 去 图（ 13 所示的工以太网 。图 (13) 打开“机 自动化。 致 我们 加 大（然科学和工研究理 会对就 的创项目 支持。第 页共10 页 第8 页共10 页 第 页共10 页 第10 页共10 页
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