大专数控专业的毕业论文怎么写

数控的基本介绍

　　1.1 计算机辅助数控编程
　　越来越广泛地应用于计算机数控编程环境。提供手动操作电脑优势准备程控指示数控机床，更少需时间准备项目的一部分，使用计算机比手工编程更快。正因为出现手工计算，最终还会出现少数失误。并且，由于时间较少，所以需要的时间减少和最终出现的失误也会降低，因此计算机辅助数控编程总体来说规划的费用成本都相对很低。
　　在使用电脑写数控程序时，操作说明所用术语涉及到英语也相当广泛，这些指令转化为一种让数控机床后置处理器能够识别的语言，特别指的是依赖于电脑编程器的具体指示。实用广泛的语言，可以更好的使用计算机数控自动编程语言。
　　提供计算机数控部分程序的程序员给其他工人提供的更多的好处，由于减少了复杂的数学计算因此就减少了编写程序的时间和人数，再就是减少失误环节，当操作失误的话，也很同意更正。因为它简化了节目储存、检索、不需要重播录音和每次都需要机器演示。
　　1.2 数控的益处和收益
　　数控已经使用将近40年，自成立以来，一直不断的完善。每增加一个新的改进或改善都比传统的手工操作数控机床有更优惠的条件。在这段时间内，很多人都能过从事数控行业，来提高自己的实际效益。大家都用种普遍的共识：就是数控生产的各个行业有以下好处：
　　妥善规划
　　有更大的灵活性
　　容易排序
　　需要的安排时间、空间都更少
　　使用效率更高
　　降低工装的成本
　　切割更加均匀
　　提高切割精度
　　工具和零件的互换性都有提高
　　成本的估计更加精确
　　生产方式可永久存档
　　这些都是同一类型的普遍利益和一些制造过程，已经成功的从一个以手工方式完全向自动化转化。随着DNC技术、数控技术的发展，受益程度取决于将如何转型并已经使用的技术将发达，随着DNC技术、数控技术。综上所述，所有列出的好处都将成为现实。
　　1.3 数控的概况
　　CNC 系统包括三个组分(图1.1)
　　控制组分
　　输入组分
　　产品组分

　　图.1.1 CNC 控制器接口
　　计算机的发展考虑到个人计算机的和充分的发展用语控制（CNC）。在CNC中，一个控制器可用语控制一个或多个北卡罗来纳米机，而不是通过带阅读功能的打孔纸带或磁性塑料纸带。数控程序输入微机，再反过来执行这一指令，这使操作数控单元直接从主机或磁盘驱动下载通过磁盘和微机控制负荷。这样以来，数控的优势会更多的体现出来，在逐年开发的技术项目中，将使该数据库在设计和制造的一部分将用于起草制定数控程序， 使一部分，有时也简称为数控野火软件。 但是，越来越多的数控常用名词会过期。另一个好处就是数控图书馆的开放，现在可以轻易的制造和储存再用。因此，副本可以掌握某一特定的数控程序，使之能创造新修订的程序。
　　1.3.1 数控系统要素
　　投入足见允许接受系统投入操作界面的机器，以及反馈体系的一部分，控制足见提供同一类型的服务，提供任何的CPU电脑控制系统。这些服务包括储存记忆保留在数控程序当中，逻辑运算和决策与沟通的投入产出元件。带有分量输出给时间控制系统的组成，他们将担任这些工作。这些机器在一个闭环系统的控制和反馈，使他们能不断的运行监测。
　　正如如何使用计算机控制系统，计算机控制系统有两种内存：随即存储记器（RAM），和只读存储器，数控程序一般存放在可随意编辑，随时使用存储器。
　　在典型设置数控程序操作进入一个阶段，这一阶段纳入记忆组控制器及存储。直到需要，在程序需要计算和逻辑运算时，程序被调回。并且由控制器发出指示到将要进行工作的各类机器。在图1.1中，箭头方向从左到右代表过渡数据，如线箭头连接输入输出单元，通过控制器控制时间和连接之间的输入输出信号。
　　1.3.2 CNC的历史发展
　　数控计算机平行发展、个人计算机的储存能力的发展是最重要的历史发展。某些现实可e69da5e887aae799bee5baa6e79fa5e98193333以让个人计算机的使用产生改变，而并非一些书面的价值观。在这些改变的基础上，允许分叉的改变，这使得一部分工程来制造各类新型零件，而不需要每个部分的分支来解决，随之迩来的问题也解决了数控和塑料纸带和由此相关在主机上停机的问题。
　　现通常指“CNC”一词使用即分散式的数字控制。分散式的数控趁者最佳计算机的数值控制和连接个人计算机的主机、制造人员有中央储存地点的全部能力下载到个人计算机中的一个或多个微型电脑控制的机器。这直接与数控计算机控制形成挂钩的概念就是分散式数控控制的未来。
　　1.3.3 CNC与直接数字控制
　　由于CNC和直接数字控制两个介入计算机，他们有时也是含糊不清。然而，在制造业中的工作人员应该熟悉二者之间的关系和区别。在直接控制系统，主机控制大部分的机器。但是，随着数控微机控制一个或数个机器，以CNC，微型计算机控制器是在或者靠近工作站。终于，软件为CNC和直接数字控制系统通常被写，以便它可能支持制造业的一个广阔的空间。当CNC软件倾向于更多机器和具体工作时。随着观念的不断演变成分布式数控、数控和直接控制混淆就会被淘汰。
　　1.3.4. 数控的操作界面
　　操作界面装置是任何一个控制系统用来接受或发送控制信息。在现代控系统中，操作界面可用于6种：纸带读取、磁盘式读取，操作站、主机、调制解调器和穿孔卡。（图1.2）。

　　图1.2 CNC 操作接口
　　其中，经营站、电脑主机、调制解调器、磁带或磁盘滚筒正成为最为广泛使用。纸带阅读器、成叠卡的使用在看不到的电脑技术不断演进，包含了所有的数控操作按钮，交换机和显示器所需数控机床的操作。操作站用来启动运行，输入数据以及监管活动的机器。检测数据显示在屏幕上，或通过一系列的红灯指示。
　　一批在分布式计算机数控系统（DNC）连接个人的微机控制器通过数据通信联系。经过数据的输入或者磁盘磁带就进入一个通过微机控制。调制解调器一词是从上而下调制解调，调制解调器数据转换成一种数控控制器，可结转电话线，反之亦然。主要用途之一是诊断连接调制解调器。例如：现在常见的数控系统，以提供厂商于调制解调器开机。
　　使电话可衔接和卖方之间是机器运作的车间。如果不是机器运行正常，电脑商之间的衔接问题，可以通过电话诊断，为诊断目的和联络调制解调器传输信号，从偏远地区将广泛的永远于未来。
　　Numerical control basic introduction

　　1.1 Computer-assisted NC Programming
　　The computer is becoming widely used in NC programming setting .Computers offer operators several advantages over manually preparing programmed instructions for NC machines .It takes less time to prepare a part program using a computer than to prepare the same program manually. Because the computer performs any necessary calculations rather than the calculations being performed manually, there are fewer errors in the final program. AND, because less time is required in using a computer and fewer errors appear in the final program, the overall programming costs usually lower with computer-assisted NC programming.
　　When using a computer to write an NC program, the operator describes the machine tool English language –like commands. These commands are transformed into a language the NC machine can understand by a post-processor, a special computer program that converts general instructions to machine-specific instructions. The most widely used language for computer-assisted NC programming is the APT language.
　　The computer offers the NC part programmer the same advantages and benefits it offers other technical workers. By performing complicated mathematical calculations, it reduces the time involved in preparing a program and decreases the number of errors made in producing a program. When errors are made, they are easier to correct. It simplifies the input of programs to be stored, retrieved, and used continually without having to rerun a tape each time a machine operation is to be performed.
　　1.2 Benefits and Gains from NC
　　Numerical control has in use for almost 40 years. Since its inception, it has been improved continually. Each improvement has added a new benefit or improved an existing system of NC as compared with traditional manual machine operation. During this period, a body of knowledge has developed from the actual benefits that can be derived from NC. There is a general consensus among manufacturing professionals that the principal benefits derived from NC are the following:
　　Better panning
　　Greater-flexibility
　　Easier scheduling
　　Less setup, lead, and processing time
　　Better machine utilization
　　Lower overall tooling costs
　　Greater uniformity in cutting
　　Greater accuracy in cutting
　　A higher degree of interchangeability of parts and tools
　　More accurate cost estimates
　　Permanent memory of how a part was made
　　These are the same types of benefits generally associated with any manufacturing process that has successfully moved from a manual format to a fully or partially automated format. The extent of the benefit depends on how successfully the transition has been carried out and how well developed the associated technologies have become. With the advent of DNC, and CNC in numerical control, all of benefits listed above have evolved into bona fide, document table benefits.
　　1.3 Overview of CNC
　　The advent and development of personal computers allowed for the development of computer numerical control (CNC). In CNC, a microcomputer controller is used to control one or more NC machines, rather than punched paper tape or magnetic plastic tape that is fed through a tape reader. The NC program is entered into the microcomputer, which, in turn, executes the program. This allows operators to develop NC programs on diskettes and load them into the microcomputer controller via a disk drive or to download programs directly from a host computer.
　　One advantage of CNC that will become more and more dominant as yeas goby and technology continues to develop is that it will allow the database created during the design and drafting of a part to be used in formulating the NC program to make the part. CNC is sometimes referred to NC program to make the part. CNC is sometimes referred to as soft wired NC. However, the term CNC is that a library of NC formulating can now be created and easily stored for reuse. In addition, master copies can be made of a specific NC program so that it can be revised to create a new NC program.
　　1.3.1 Elements of CNC System
　　A CNC system consists of three components (Fig. 1.1)
　　the control component
　　the input component
　　the output component

　　Fig.1.1 CNC Controller Interface
　　The input component allows the system to receive input from an operator as well as feedback from machines interfaced as part of the system. The control component provides the same types of services that a CPU provides in any computer-controlled system. These services include, the output component carries instruction from the control component to be accrual machines that will perform the work. These machines are in a closed-loop system, a CNC system may have two types of memory: random access memory (RAM) and read only memory (ROM). NC programs are generally stored in RAM so they can be accessed operating programs use for diagnostic purposed are stored on ROM.
　　In a typical CNC setting, an operator enters an NC program at an operator station. This program is fed into the memory section of the controller and stored until needed. When needed, the program is called up, arithmetic and logic decisions required in the program are made, and instructions are issued by the controller to the various machines that will perform the work. In Fig. 1.1, the heavy arrows moving from left to right represent the transition of data. The dotted-line arrow connecting the input and output components, through the controller represents timing and control signals the output and components.
　　1.3.2 Historical Development of CNC
　　The historical development of CNC parallels the development of computers, especially personal computers. The storage capability of a personal computer was perhaps the most important development. Personal computers allow parts programs to be written using variables instead of specific variables. This allows branching within programs based son the value of the variables. This allows one-part programs to be used to make a variety of parts instead of requiring a new part program for each individual part. CNC also solves the problems associated with paper and plastic tape as well as the problems associated with downtime in the host computer.
　　Shortly after the advent of CNC came the concept of distributed numerical control, which is now what is usually meat when the term “DNC” is used. Distributed numerical control takes advantage of the best of computer and direct numerical control. By connecting a personal computer to a host computer, manufacturing personnel have a central storage location for all programs, the ability to download from the central computer to individual microcomputers to controlling one of or more machines, memory in the microcomputers to keep operations in process in the event of host computer downtime, and the ability to run communications back from the individual machines to the host computer. This linkage of direct numerical control with computer numerical control to form the concept of distributed numerical control is the numerical control of the future.
　　3. CNC versus Direct Numerical Control
　　Because CNC and direct numerical control both involve computers, they are sometimes confused. However, there is definite difference between the two with which manufacturing personnel should be familiar. In a direct numerical control system, the host computer controls many machines. However, with CNC the microcomputer controls only one or a few machines. With CNC, the microcomputer controller is at or near the workstation. Finally, the software for CNC and direct numerical control system is usually written so that it can support a broad base of manufacturing activity, while CNC soft tends to be more machine and job-specific. As the concept of distributed numerical control continues to evolve, confusion between CNC and direct numerical control will be eliminated.
　　4. Operator Interface in CNC
　　An operator interface is any device in a CNC system that is used to send or receive control information. In modern CNC systems, six types of operator interfaces can be used: paper tape reader, magnetic tape on disk or drum, punched cards, operator stations, host computer, and modem (Fig: 1.2).

　　Fig.1.2 CNC Operator Interface
　　Of these, operator station, host computer, modems, and magnetic tape on disk or drum are becoming the most widely used. Paper tape readers and punched cards are being seen less and less as computer technology continues to evolve. A CNC operator station contains all of the buttons, switches, and display required to operate a CNC machine. Operator stations are used to initiate operation, to input data, and to monitor the activities of the machine. Monitoring data are displayed on a screen or through a series of status lights.
　　A host computer in a distributed numerical control (DNC) system is connected to individual microcomputer controllers via a data communications link. Operator data is input via magnetic tape on disk or drums or by entering it through one of the microcomputer controllers. The term modem is derived from the terms modulator and demodulator. A modem converts data from a CNC controller into a form that can be carried over telephone lines and vice versa. One of the principal uses of modem connection is diagnostics. For example, it is now common for manufacturers of CNC systems to provide a modem with each machine.
　　So that telephone linkup can be made between the vendor and the machine as it operates on the shop floor. If a machine is not operating properly, a computer at the vendor’s end the linkup can diagnose the problem by telephone. Modem linkup for diagnostic purposes and for transmitting signals to and from remote location will be widely used in the future.

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嵌入式开放型数控系统e79fa5e98193e58685e5aeb9363研究
摘 要 在构建的开放式数控系统中,把μC/OS-Ⅱ实时操作系统移植到MCS-51上,在其内核上创建自己的任务,开发出实时运
动控制系统。该数控系统具有通信和网络功能。将该系统用在模拟加工平台上,验证了系统的可行性。
关键词 开放式数控 μC/OS-Ⅱ 实时操作系统
1 开放式数控
开放式数控是数控技术的发展趋势。前几年国内外对于
PC-based开放式数控讨论较多,并取得了一定成果。最近一段
时间,由于嵌入式技术的发展,采用嵌入式实时操作系统的开放
式数控逐渐引起业界的关注。其主要原因是基于PC技术的数
控系统在实时性方面有其先天不足之处。而这一方面嵌入式技
术刚好发挥了它的优势,逐渐显示出其强大的生命力。
目前采用嵌入式技术的开放型数控研究主要是指包含实时操
作系统的控制器。本文研究的是关于采用μC/OS-Ⅱ实时内核的数
控系统的软、硬件结构以及实验系统开发。和PC技术无关。
2 基本体系结构和工作原理
硬件结构以Windows 78E58(51系列)为核心,扩展了RAM,显
示、键盘接口8279,MAX232串口,8255并口以及RTL 8019 AS网络
芯片。去步进电机输出直接由78E58进行。如图1所示。
W inbond 78E58内核32kB的FlashROM,包含μC/OS-Ⅱ实
时内核在内的系统软件(即实时操作系统)约25kB左右。覆盖
了该实验系统的全部数控功能,包括输入、译码、插补、伺服输
出、显示、通讯等功能。
图1中8279主要用于管理自行设计的小键盘和LED显示
器。零件加工程序可以从小键盘输入。也可以从MAX232串行
口输入。并口8255主要用于机床I/O信号的输入、输出以及调
试时使用。8019AS是网络接口芯片,使得本嵌入式系统能和采
用TCP/IP协议的以太网连接,实现上网功能。78E58中包含一
个精简的TCP/IP协议栈。
实时时钟是嵌入式系统的一个显著特征,μC/OS-Ⅱ要求时
钟周期为10~100ms,刚好符合数控系统工作周期的需要。本
实验系统采用10ms的工作周期,复杂系统可以适当增大。
μC/OS-Ⅱ是一个源代码公开的实时占先式内核,它可以管
理64个任务,有8个留给系统,用户可以使用56个任务,每个
任务的优先级必须是不同的(对于数控系统而言这56个任务已
绰绰有余)。
GB/T 18759·1-2002开放式数控系统国家标准中,开放程度
分为三个层次。其中第二层次为“控制装置在明确固定的拓扑
结构下允许替换、增加NC核心中的特定模块以满足用户的特
殊要求”。只要在μC/OS-Ⅱ开放式内核下“挂”上不同功能的
任务,比如译码、插补、输出等模块就可以基本达到第二层次的
要求,实现开放式数控的目标。
3 开放式数控的软件实现
3·1 软件接口
整个软件系统以μC/OS-Ⅱ作为平台,并在创建的各个任务中
调用相应的应用软件模块,结合实时中断服务程序,共同完成系
统功能。为了实现开放式数控系统的模块化,提高应用软件模块
的互换性和可移植性,给各应用软件模块定义了相应的程序接
口。只要软件接口一致的应用软件模块则可以替代和互换。
下面是插补程序的部分接口定义(C语言),其中包括插补
数据的数据结构和一些相关的函数接口。
3·2 任务实现
整个软件除了μC/OS-Ⅱ以外,建立了9个任务外加一个系
统初始化例程。9个任务分别是。
9个任务被分配在一个前后台结构中,前台程序是实时性
较强的任务,包括插补任务,监控任务,机床信号输入/输出任
务。其余为后台任务,零件加工程序输入任务主要是从键盘输
入加工程序,放在存储器中。串行通信是从外部输入零件加工
程序。网络任务是和局域网交换信息。显示放在空闲任务之
中。
系统初始化在启动时只运行一次,以启动多任务OSStart()
结束,见图2
为实现各个任务之间的通信以及数据共享,μC/OS-Ⅱ提供
了三种方法:信号量、邮箱和消息队列。下面以信号量为例说明
任务间通信的方法。用户任务形式如下:
这样,任务就是一个无限循环的C语言函数。函数中任务
通过OSSemPend()函数等待相应信号量的到来,触发任务的执
行;并利用系统延时函数OSTimeDly()延时。如图2所示,系统
初始化完成的工作为μC/OS-Ⅱ初始化,创建信号量,创建任务,
接口初始化等。在启动多任务OSStart();后,就处于μC/OS-Ⅱ
的调度下运行。首先,在键盘命令没有下达之前,系统处于等待
状态,各用户任务都在等待信号量的到来。在此期间,系统执行
的是优先级最低的任务OSTask Idle,进行一些显示等工作。实
时中断定时发生,只是没有键盘命令,只进行一些例外监控等,
不会出现插补等加工状态。一等加工的键盘命令按下,经过键
盘解析任务KeyAnalyse Task对任务的解析,向译码任务Trans-
late Task发出信号量,进入译码过程,译码任务从存储器中取出
零件加工程序进行编译处理,同时给插补程序发出信号量,等到
实时中断发生后,插补任务接收到信号量后,即开始插补加工。
本次实验系统采用步进电机伺服系统,一边插补,一边就向外输
出。译码任务在没有遇见M02、M30之前,则不断进行编译,一
直到零件加工程序结束。零件加工程序输入任务InputTask是
在非加工状态下运行的,下达键盘命令后经KeyAnalyse Task任
务解析,向输入任务InputTask发出信号量。InputTask在获得
信号量后,即开始从键盘输入零件加工程序至存储器。串行通
信和网络通信亦设计成非加工状态下执行。
在以太网网络通信的硬件设计上,采用了RTL8019AS,它是一
款10Mbps的以太网网卡控制芯片,大量应用于PC机的ISA接口
以太网网卡中。虽然如今计算机网卡市场中的主流产品已经是
PCI接口的10M/100M自适应的以太网网卡了,但是,RTL8019AS的
生产线仍然没有停止。因为RTL8019AS支持8位数据总线,在跳
线工作方式下可以非常方便地连接单片机,所以在嵌入式系统领域
中仍然有很大的应用价值。图3为硬件连接图。
除了硬件连接外,在软件上要编写相应的驱动程序。内容
有芯片初始化、发送以太帧数据包和接收以太帧数据包三种。
4 开放式数控的实现和验证
按照前面提出的系统体系结构,我们搭建了一个小型的开
放式数控实验台。在图1的基础上,通过P1口接一个X-Y实验
工作台。通过键盘输入一段零件加工程序,在按下起按钮后,进
行译码、插补、伺服输出。工作台的X、Y轴由二台步进电机驱
动,插补算法采用最常用的逐点比较法,演示的结果达到了预期
的效果。证明了开放式数控系统控制思想的正确性。
5 结束语
基于μC/OS-Ⅱ的开放式数控系统工作台稳定可靠,且开放
性强,虽然就目前只是初步实现了数控系统的基本功能,但可以
随时根据需要,利用嵌入式系统的软硬件资源进行功能扩展,方
便二次开发,以满足不同的功能要求。是实现开放式数控和
“个性化”CNC的一个有效途径。
参 考 文 献
[ 1 ]谭峰,等.基于μC/OS-Ⅱ的开放式数控系统研究.机械与电子,
2004, 12.
[ 2 ]李诚人,等.嵌入式系统及单片机应用.北京:清华大学出版社,
2005.
[ 3 ]谭峰,等.基于以太网的嵌入式数控系统的研究开发.西北工业大
学硕士论文, 2005, 3.
[ 4 ]李诚人,等.现代机电控制系统.西安:西北工业大学出版社, 1999.
[ 5 ] GB/T 18759. 1-2002,开放式数控系统标准第一部分:总则.

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