[发明专利]基于PC机的开放式数控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于Windows操作系统的数控系统。

背景技术

目前，Windows系列操作系统在PC机上占据着统治地位，它标准美观的图形用户接口(GUI)、方便快捷的操作方式，不但已经被普通用户所接受，而且在工业应用领域内的用户也越来越多。

然而Windows是一个多任务的操作系统，PC机软硬件资源被多个程序共享，导致系统的实时性不好，如果系统资源被其它程序占用，CNC程序就无法满足实时性的要求，而CNC程序对实时性和连续性要求非常高，因此Windows操作系统环境下很难保证实时性，难以应用在实时控制系统中。

目前解决Windows实时性问题主要有以下两种方式：

(1)使用专门的实时内核开发工具，如通用的RTX开发环境就能开发出实时内核，但是这种开发环境往往价格都比较高，而且这种系统的实时性好坏很大程度上取决于开发人员对开发环境的理解和掌握程度，如果用得不好反而会影响系统的实时性；

(2)采用WINCE系统，这种操作系统能够解决实时性的问题，但是它的软、硬件兼容性不好，尤其是系统中不能借用第三方的软、硬件资源，如CAN的通信功能就不能在WINCE系统上实现。

发明内容

本发明为解决现有的CNC系统存在的实时性较差、开发成本较高以及基于WINCE的数控系统存在的软硬件兼容性较差的问题，提供一种基于PC机的开放式数控系统。本发明包括以下单元：

PC机1，所述PC机1基于Windows操作系统；

数控设备2，用于接收PC机1发出的控制命令并完成数控加工的实时任务的执行；

硬件接口板3，用于建立PC机1和数控设备2之间的连接并作为中断源产生停止PC机1其它任务、仅执行数控加工的实时任务的中断信号；

它还包括以下单元：

实时调度模块4，用于建立PC机1和硬件接口板3之间的连接，调度数控加工的实时任务并为实时任务分配优先级；

CNC模块5，通过实时调度模块4调度实时任务来实现从零件加工程序中产生数控机床刀具的运动路径，管理程序缓冲区中存储的零件加工程序、编译零件加工程序、工具路径插补、轴位置控制、与实时调度模块4通信，并在PC机1的内存中建立共享内存区8以及与实时调度模块4连接；

PLC模块6，通过实时调度模块4调度的实时任务来完成开关量的逻辑控制、模拟量控制和过程控制的功能；

人机界面模块7，通过共享内存区8输入路径程序、设置运行方式、进行系统的数据配置，并通过共享内存区8接收数控加工的实时任务反馈的执行结果，再将执行结果显示给用户；

实时调度模块4、CNC模块5和PLC模块6都嵌入在Windows操作系统中，人机界面模块7是一个运行在用户态的Windows程序。

本发明的有益效果是：基于Windows操作系统，不但具有响应较快、兼容性较好、开发成本较低的特点，而且由实时调度模块4为数控程序分配最高的优先级，当硬件接口板3产生中断时，数控程序可以独占CPU的资源，实现较高的实时性和可靠性，能够更好的满足机械加工中对控制精度的较高要求。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1，本实施方式包括以下单元：

PC机1，所述PC机1基于Windows操作系统；

数控设备2，用于接收PC机1发出的控制命令并完成数控加工的实时任务的执行；

硬件接口板3，用于建立PC机1和数控设备2之间的连接并作为中断源产生停止PC机1其它任务、仅执行数控加工的实时任务的中断信号；

它还包括以下单元：

CNC模块5，通过实时调度模块4调度实时任务来实现从零件加工程序中产生数控机床刀具的运动路径，管理程序缓冲区中存储的零件加工程序、编译零件加工程序、工具路径插补、轴位置控制、与实时调度模块4通信，并在PC机1的内存中建立共享内存区8以及与实时调度模块4连接；

PLC模块6，通过实时调度模块4调度的实时任务来完成开关量的逻辑控制、模拟量控制和过程控制的功能；

人机界面模块7，通过共享内存区8输入路径程序、设置运行方式、进行系统的数据配置，并通过共享内存区8接收数控加工的实时任务反馈的执行结果，再将执行结果显示给用户；

实时调度模块4、CNC模块5和PLC模块6都嵌入在Windows操作系统中，人机界面模块7是一个运行在用户态的Windows程序。