Resumen En el sistema CNC abierto, el sistema operativo en tiempo real μC/OS-ⅱ se trasplanta al MCS-51 y se crean sus propias tareas en su núcleo para desarrollar aplicaciones reales. -funcionamiento del tiempo.
Sistema de control dinámico. El sistema CNC tiene funciones de comunicación y red. El sistema se aplicó a la simulación de la plataforma de procesamiento para verificar la viabilidad del sistema.
CNC abierto; μC/OS-ⅱ; sistema operativo en tiempo real
1 Sistema CNC abierto
El CNC abierto es la tendencia de desarrollo de la tecnología CNC. Hace unos años, hubo mucho debate en el país y en el extranjero sobre los sistemas CNC abiertos basados en PC, y se lograron algunos resultados. En los últimos tiempos, debido al desarrollo de la tecnología integrada, se ha adoptado la apertura de los sistemas operativos integrados en tiempo real.
El tipo NC ha ido atrayendo poco a poco la atención de la industria. La razón principal es la digital basada en la tecnología de PC.
Los sistemas de control tienen deficiencias inherentes al rendimiento en tiempo real. Por un lado, la tecnología integrada
El arte ha aprovechado al máximo sus ventajas y ha mostrado gradualmente su gran vitalidad.
En la actualidad, la investigación sobre sistemas CNC abiertos integrados se refiere principalmente al funcionamiento en tiempo real.
Conviértete en el controlador del sistema. Este artículo utiliza μC/OS-ⅱ para estudiar la cantidad de núcleos en tiempo real.
La estructura software y hardware del sistema de control y el desarrollo del sistema experimental. Nada que ver con la tecnología PC.
2 Arquitectura básica y principio de funcionamiento
La estructura del hardware se basa en Windows 78E58 (serie 51), RAM extendida, pantalla
Interfaz de pantalla y teclado 8279, Puerto serie MAX232, puerto paralelo 8255 y red RTL 8019 AS.
Chip. La salida del motor paso a paso la maneja directamente el 78E58. Como se muestra en la Figura 1.
W inbond 78E58 core 32kB FlashROM, incluido μC/OS-ⅱreal.
El software del sistema, incluido el kernel en tiempo real (es decir, el sistema operativo en tiempo real), pesa aproximadamente 25 KB. Implica
Presenta todas las funciones CNC del sistema experimental, incluyendo entrada, decodificación, interpolación y entrada de servo.
Visualización, comunicación y otras funciones.
El 8279 en la Figura 1 se utiliza principalmente para administrar teclados y pantallas LED de diseño propio.
Equipo. Los programas de mecanizado de piezas se pueden ingresar desde el teclado. También puede serializar desde un MAX232.
Puerto de entrada. El puerto paralelo 8255 se utiliza principalmente para entrada, salida y ajuste de señales de E/S de máquinas herramienta.
Prueba a usarlo. 8019AS es un chip de interfaz de red que hace compatible este sistema integrado.
Conéctese a Ethernet del protocolo TCP/IP para realizar la función de acceso a Internet. El 78E58 contiene una pila de protocolo TCP/IP simplificada.
El reloj en tiempo real es una característica distintiva de los sistemas embebidos. Cuando lo requiera μC/OS-II.
El ciclo de reloj es de 10~100 ms, lo que satisface las necesidades del ciclo de trabajo del sistema CNC. Conceptos básicos
El sistema experimental adopta un ciclo de trabajo de 10 ms y los sistemas complejos se pueden ampliar adecuadamente.
μC/OS-ⅱ es un kernel preventivo en tiempo real de código abierto que puede administrar
De las 64 tareas, el sistema reserva 8 y los usuarios pueden usar 56 tareas, la prioridad de cada tarea
tarea debe ser diferente (para el sistema CNC, estas 56 tareas son
más que suficientes).
En el estándar nacional GB/T 18759-2002 para sistemas CNC abiertos, el grado de apertura
se divide en tres niveles. La segunda capa es "el dispositivo de control está en una topología determinada y fija".
Bajo esta estructura, se permite reemplazar o agregar módulos específicos en el núcleo NC para cumplir con las características del usuario.
Solicitudes especiales. "Siempre y cuando diferentes funciones estén "colgadas" bajo el kernel abierto μC/OS-ⅱ.
Tareas como decodificación, interpolación, salida y otros módulos básicamente pueden alcanzar el segundo nivel.
Requisitos para alcanzar el objetivo de CNC abierto.
3 Implementación de software del sistema CNC abierto
3 1 Interfaz de software
Todo el sistema de software se basa en μC/OS-ⅱ. En todas las tareas creadas,
Llamar al módulo de software de aplicación correspondiente, combinado con el programa de servicio de interrupción en tiempo real, * * * completa el sistema de la misma manera.
Funciones unificadas. Para lograr la modularización del sistema CNC abierto, se debe mejorar el módulo de software de la aplicación.
Basándose en la intercambiabilidad y la portabilidad, se definen las conexiones de programa correspondientes para cada módulo de software de aplicación.
Boca. Los módulos de software de aplicación se pueden reemplazar e intercambiar siempre que las interfaces del software sean consistentes.
Las siguientes son algunas definiciones de interfaz del programa de interpolación (lenguaje C), incluida la interpolación.
Estructura de datos y algunas interfaces de funciones relacionadas.
3.2 Implementación de tareas
A excepción de μC/OS-ⅱ, todo el software ha establecido 9 tareas y un sistema.
Programa de inicialización del sistema. Estas nueve tareas son.
Se asignan nueve tareas en las estructuras de primer plano y de fondo, y el programa de primer plano es en tiempo real.
Tareas intensas, incluidas tareas de interpolación, tareas de monitoreo y entrada/salida de señales de máquinas herramienta.
Servicio. El resto son tareas en segundo plano y las tareas de entrada para los programas de procesamiento de piezas provienen principalmente del teclado.
Introducir el programa de procesamiento y almacenarlo en la memoria. La comunicación en serie se ingresa desde el exterior para el procesamiento de piezas.
Programa. La tarea de la red es intercambiar información con la red de área local. Se muestra en tareas inactivas.
Medio.
La inicialización del sistema solo se ejecuta una vez al inicio para iniciar la multitarea OSStart().
Fin, como se muestra en la Figura 2.
μ C/OS-II proporciona comunicación y uso compartido de datos entre tareas.
Se introducen tres métodos: semáforo, buzón y cola de mensajes. Tomemos como ejemplo un semáforo.
Métodos de comunicación entre tareas. El formulario de tarea del usuario es el siguiente:
De esta manera, la tarea es una función de lenguaje C de bucle infinito. Las tareas en la función
esperan la llegada del semáforo correspondiente a través de la función OSSemPend() para desencadenar la ejecución de la tarea.
ok; y use la función de retraso del sistema OSTimeDly() para el retraso. Como se muestra en la Figura 2, el trabajo de inicialización de este sistema es la inicialización de μ C/OS-II, la creación de semáforos y la creación de tareas.
Inicialización de interfaz, etc. Inicio del sistema operativo () cuando se inicia la multitarea más adelante en μC/OS-ⅱ.
Corre según el horario de... Primero, el sistema espera antes de emitir un comando de teclado.
Estado, cada tarea del usuario está esperando la llegada del semáforo. Durante este período, el sistema ejecuta OSTask Idle, la tarea de menor prioridad, para realizar algunas visualizaciones y otros trabajos. Se producen interrupciones sólidas con regularidad, pero no hay comandos de teclado, solo alguna supervisión de excepciones, etc.
No se producirán estados de procesamiento como la interpolación. Manejo de primera clase de comandos de teclado después de presionar una tecla.
Tarea de análisis de disco, tarea de análisis de clave, tarea de análisis y conversión de tarea de decodificación
La tarea posterior envía un semáforo e ingresa al proceso de decodificación, y la tarea de decodificación se retira de la memoria.
Compile y procese el programa de procesamiento de piezas y envíe el semáforo al programa de interpolación al mismo tiempo, hasta
Después de que ocurre la interrupción en tiempo real, la tarea de interpolación inicia la interpolación. proceso después de recibir el semáforo.
Este experimento utiliza un servosistema de motor paso a paso, que puede realizar interpolación y salida al mismo tiempo.
Fuera. Continúe compilando antes de que la tarea de decodificación encuentre M02 y M30.
Hasta que finaliza el programa de mecanizado de la pieza. La tarea de entrada del programa de mecanizado de piezas es la tarea de entrada.
En el estado de no procesamiento, la tarea KeyAnalyse se especificará después de que se emita el comando del teclado.
Análisis de transacciones, envío de semáforo a InputTask InputTask. Después de ingresar el semáforo de la tarea, el programa de procesamiento de piezas se ingresa desde el teclado a la memoria. Serial Pass
Las comunicaciones nuevas y de red también están diseñadas para realizarse en un estado sin procesamiento.
En el diseño de hardware de comunicación Ethernet, se utiliza RTL8019AS, que es un chip de control de tarjeta Ethernet de 10 Mbps que se usa ampliamente en la interfaz ISA de PC.
En la tarjeta Ethernet. Aunque el producto principal en el mercado de tarjetas de red para computadoras ya es la interfaz PCI de la tarjeta Ethernet adaptable de 10M/100M, RTL8019AS.
La línea de producción aún no se detenía. Debido a que RTL8019AS admite bus de datos de 8 bits, se puede saltar
Es muy conveniente conectarse al microcontrolador en modo de trabajo en línea, por lo que aún tiene un gran valor de aplicación en el campo de los sistemas integrados
La Figura 3 es un diagrama de conexión de hardware.
Además de la conexión del hardware, se deben escribir los controladores correspondientes en el software. Contenido
Existen tres tipos de inicialización de chip: envío de paquetes de tramas Ethernet y recepción de paquetes de tramas Ethernet.
4 Implementación y verificación del sistema CNC abierto
Basado en la arquitectura anterior, establecimos un pequeño sistema abierto.
Invertir en plataforma experimental CNC. Sobre la base de la Figura 1, el experimento X-Y se llevó a cabo a través de P1.
Banco de trabajo. Ingrese el programa de procesamiento de piezas a través del teclado y presione el botón de inicio antes de ingresar.
Decodificación de línea, interpolación, salida servo. Los ejes x e y del banco de trabajo son impulsados por dos motores paso a paso.
El método de comparación punto por punto más utilizado se utiliza en los algoritmos dinámicos y de interpolación, y los resultados de la demostración logran los resultados esperados.
Efecto. Se demuestra la exactitud de la idea de control del sistema CNC abierto.
5 Conclusión
El banco de trabajo del sistema CNC abierto basado en μC/OS-ⅱ es estable, confiable y abierto.
Fuerte, aunque las funciones básicas del sistema CNC solo se han implementado inicialmente, puedes
utilizar los recursos de software y hardware del sistema integrado para ampliar las funciones en cualquier momento según sea necesario. necesario.
Facilita el desarrollo secundario y cumple con diferentes requisitos funcionales. Es una forma eficaz de realizar la "personalización" de sistemas CNC abiertos y
CNC.
Haz el examen y contribuye
[1] Tan Feng, et al. Investigación sobre un sistema de control numérico abierto basado en μC/OS-ⅱ. Mecánica y electrónica,
2004, 12.
[2] Li Chengren et al. Sistemas integrados y aplicaciones de microcontroladores. Beijing: Tsinghua University Press,
2005. .
[3] Tan Feng, et al. Investigación y desarrollo de un sistema CNC integrado basado en Ethernet.
Tesis de maestría, marzo de 2005.
Li Chengren, et al. Moderno sistema de control electromecánico. Xi'an: Prensa de la Universidad Politécnica del Noroeste, 1999.
[5]GB/T 18759.1-2002, Estándar de sistema CNC abierto Parte 1: Principios generales.