基于嵌入式数控平台的网络化制造技术的研究

【摘要】： 先进制造技术正向着柔性化、智能化和网络化方向发展。本文针对传统专用 数控系统的结构封闭、交互形式不通用和配置扩展不灵活方面的劣势以及当前 PC 模式开放结构数控的体积庞大、开放程度不高和实时可靠性不强的局限，创 新性地提出了以基本 CNC 框架+软件、硬件和接口三种扩展形式为特征的层次化 开放结构的嵌入式 CNC 硬件平台，并采用双存储区技术进行了 CNC 系统在线仿真 校验机制和安全保护机制的方案设计。针对具备复杂任务管理的 CNC 系统在任务 调度策略，多任务并行和实时响应方面存在的缺陷，提出以重叠流水方式并行处 理加工数据的多任务并发技术方案。设计了以虚拟设备层、系统调用层和任务应 用层为主体的三层 RTOS 编程模型，引出了将独立任务分化成智能任务节点和采 用多处理器实现真正多任务并发的构想。 论文还提出了以基本 CNC 层+扩展 CNC 层为配置策略的开放式结构，通过区 分平行扩展和补充扩展两种形式，实现了开放 CNC 系统结构性继承和接口性 继承的两种新型扩展方案；探究将网络分布计算和大容量存储的技术优势引入到 现场监控应用中的具体方法，提出了本机监控、群控网络监控、企业车间监控和 远程监控为主体的四层监控诊断体系；独创性地建立了一种网络分层激活的运转 机制，实现了网络资源的合理配置和可靠共享；建立了独立的 CNC 系统二次开发 环境，开创性地设计了一种以数控几何工艺数据库为基础，以结构化的数控特征 语言描述为交互形式的引导型扩展配置方案。 在 Web 平台上，提出了将工作流技术和多智能主体技术相结合的技术方案， 解决了虚拟企业在建立和运行过程中分布式资源协作和平台异构的问题。将基于 CORBA 的DNMS 模型和传统的基于Agent对象的MAS模型统一起来，通过构造JAVA 智能节点结构，创新性地设计了基于客户、服务器前后端协作模式的网络制造方 案。 研究工作开创性地提出了以 CORBA 体系规范将现场 CNC 设备封装为智能体对 象节点的诊断网络设计方案；设计了现场设备基于 C/S 模型，局域网设备基于 B/S 模型和远程设备基于 WEB 平台的三层监控诊断方案，并给出了具体的设计实 现应用实例；提出了以 Infranet、Intranet 和 Internet 三层结构为主体框架， 以远程监测诊断中心为调度平台的对象诊断网体系的设计实现方案。