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1、兰州交通大学毕业设计（论文）摘 要数控系统的开放性是当今数控系统发展的主流,开放式数控系统研究的目地是开发一种模块化的、可重构的、可扩充的控制系统的结构,以增强数控系统的柔性,在体系结构上给用户二次开发留有更多的余地,从而可以快速的响应新的加工需求。概述了数控系统的发展现状,介绍了开放式数控系统的结构,在此基础上提出了一套NC嵌入PC型的开放式数控系统,并对其软硬件进行了研究。数控系统是一种以PC为硬件平台的控制系统，PC以其良好的开放性成为数控系统的基础。开放式数控系统按其结构可以分为：NC嵌入PC型、PC嵌入NC型以及全软件型，在分析了这几种数控系统的优缺点后，重点研究了NC嵌入PC型的开
2、放式数控系统，对其软硬件进行分析，设计出了数控系统的总控制框图，并使用VB做出了数控系统的控制界面。关键字：数控系统；NC嵌入PC型；运动控制卡；硬件；软件AbstractNowadays the characteristic of openness of the CNC systems is becoming one of the most important directions of CNC development. The research of openness into the CNC systems aims to build a modular, reconfigurable
3、and expandable architecture of CNC systems to improve the systems flexibility and to enable the re-development of the systems. As a result, the CNC systems can respond to the market quickly and economically.Based on the general situation about NC system development, it presents the architecture of o
4、pening NC-embedded PC system. It introduces the hardware and software in this system. The CNC system, which is a kind of control system based on PC hardware platform, is categorized according to the different functions of PC in the system. The opening style computerized numerical control system can
5、be divided into three forms according to their structure: NC embedded PC structure, PC embedded NC structure and the whole software model. After the analysis of the advantages and disadvantages of these types of CNC systems, the study focuses on the opening NC embedded PC systems hardware and softwa
6、re. By analyzing the overall control of the CNC, the author designs the general system block diagram and develops the control interface of the NC system by VBKey words: Computerized numerical control (CNC) system; Opening; NC embedded PC; Motion control card; Hardware; Software毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论
7、文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名：
8、 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2
9、）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它目 录第一章 绪论- 1 -1.1数控系统的发展- 1 -1.2 数控系统的组成和工作原理- 2 -1.2.1数控系统的组成- 2 -1.2.2数控系统的工作原理- 2 -1.3 开放式数控系统- 4 -1.3.
10、1 开放式数控系统产生的历史背景- 4 -1.3.2开放式数控系统的概念和特征- 4 -1.3.3开放式数控系统的优点- 5 -1.3.4开放式数控系统结构的分类- 5 -第二章 数控系统的实现- 7 -2.1 数控系统硬件的实现- 7 -2.1.1 数控系统硬件综述- 7 -2.1.2 嵌入式系统硬件结构- 8 -2.1.3 NC嵌入PC式结构数控系统的硬件组成- 9 -2.1.4 MPCO7运动控制卡简介- 10 -2.2 数控系统软件的实现- 12 -2.2.1 数控系统软件综述- 12 -2.2.2 CNC系统的软件结构及控制- 13 -2.2.3 CNC系统典型的软件结构模式- 18
11、 - 2.2.4 NC嵌入PC型开放式数控系统的软件结构- 18 -2.2.5 各级中断的具体含义- 18 -2.2.6 NC嵌入PC型数控系统软件的工作过程- 19 -2.2.7 数控系统总程序框图- 20 -第三章 开放式数控系统的界面- 25 -3.1 人-机界面概述- 25 -3.2 开放式数控系统操作面板键盘说明- 25 -3.2.1系统键盘说明- 26 -3.2.2用户操作面板- 26 -3.3界面具体示意图- 27 -第四章数控系统的通信- 32 - 4.1 数控系统的通信设备及接口- 32 -4.2 数据通信的基本概念- 32 -4.2.1数据通信系统的组成- 32 -4.2.
12、2 数据通信方式- 35 -4.2.3 数据通信的联接方式- 35 -4.3异步串行通信接口- 35 -4.4 网络通信及其接口- 36 -结 论- 37 -致 谢- 37 -参考文献- 39 -附录- 39 - 54 - 兰州交通大学毕业设计（论文）第一章 绪 论数控技术作为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，已成为先进制造技术的重要组成部分，是发展现代集成制造和智能制造的主体技术，是当今各种先进制造系统的基础和前提条件。数控系统是数控技术的核心，也是数控发展的关键技术，其功能强弱、性能优劣直接影响着数控设备的加工质量和效能发挥，对整个制造系统的集成控制、高效运行、更新发展都具有至关
13、重要的作业。因此，数控系统技不仅作为数控发展的先导技术，而且作为制造业的基础性战略技术，越来越得到世界各国的高度重视和大力发展。1.1 数控系统的发展1.开放结构的发展1自从1952年美国马省理工学院研制出第一台试验性数控系统以来，数控技术发展十分迅速，从电子管数控、晶体管数控、中小规模IC数控，到小型计算机数控、微处理数控，再到基于个人PC机数控，已有50余年的历史了。它综合了计算机、通信、微电子、自动控制、传感测试、机械制造等多门技术，数控系统从性能到可靠性都得到了根本性的提高。PC的引入，不仅微CNC提供了十分坚实的硬件资源和及其丰富的软件资源，更为CNC开放化提供了基础。2.伺服驱动系
14、统的发展伺服技术是数控系统的重要组成部分，它的电动机、电路及检测装置等的技术水平都有极大的提高。电动机由早期采用步进电动机和液压扭矩放大器，到采用液压伺服系统、小惯量直流伺服电动机、大惯量直流伺服电动机、交流伺服电动机以及近来出现的数字伺服系统。与通常的模拟伺服系统相比，数字伺服系统的脉冲当量从1um减小到0.1um，进给速度仍能达到10m/min。组成伺服驱动电路的位置、速度和电流控制环节部分实现数字化，甚至以单片微机或高速数字信号处理器为硬件基础，进行全数字化控制，与CNC系统的计算进行双向通信联系，就避免了零点漂移，提高了位置与速度控制的精度和稳定性。3.CNC系统的连网 数控系统从控制
15、单台机床到控制多台机床的分级式控制需要网络进行通信；网络的主要任务是进行通信，共享信息。这种通信通常分为三级：工场管理级、车间单元控制级和现场设备级。其中，现场总线是面向工场底层自动化及信息集成的数字网络技术，它集现场设备的远程控制、参数化机故障诊断为一体。由于现场总线具有开放性、互操作性、互换性、可集成性，因此是实现数控系统设备层信息集成的关键技术，对提高生产效率、降低生产成本非常重要。4.数控机床结构的发展数控机床的主运动部件不断向高速化方向发展，除采用直流调速电动机和交流变频调速电动机驱动主轴部件，以提高主运动的速度和调速范围，并缩短传动链外，近来更有采用电主轴，将主轴部件做在电动机转子上，从而大大提高了主轴转速和减
