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传统的CNC系统多采用专用封闭式的软硬件体系结构,系统兼容性差、功能不易扩展、人机界面不灵活、缺乏通信和联网功能。随着PC机的迅速发展,基于PC/Windows的开放式CNC系统成为主流,其目的是建立一种新型的模块化、可重构、可扩充的柔性系统体系结构。本论文围绕开放式CNC系统体系结构模型的设计和实现作了如下研究工作:在需求分析的基础上,给出了开放式CNC系统体系结构的设计原则和概念模型,为进一步实施开放式CNC系统软、硬件结构的详细设计提出了一个总体参考模型。针对CNC系统的开放特性需求,研究了基于PC的CNC系统硬件结构开放化设计原则,提出了基于PCI总线的模块化CNC系统硬件结构,利用即插即用技术实现了与PC机系统的开放式连接。研究了Windows平台上的软件开发技术,提出了三层体系结构的CNC系统软件结构模型,采用层次化、模块化的设计思想,各层模块以不同形式提供层间函数功能调用和用户二次开发的标准化接口,为实现CNC系统的开放性提供了软件基础。由于Windows系统的安全机制不允许Win32程序直接操作底层硬件,本文开发了基于Win2000的WDM驱动程序,屏蔽了操作系统和硬件实现上的一些细节,实现西安理工大学硕士学位论文了上层软件库的硬件无关性,同时利用通讯方法,使底层驱动程序和上层软件有机的融合,满足了CNC系统软件设计的需要。 系统控制功能软件的开发部分,设计并分析了时间分割法和DDA算法相结合的二次插补算法,并对加减速控制、多段轨迹运动规划和PID参数整定等进行了设计和分析。 采用面向对象的COM组件开发方法,形成了可重用COM组件库,从而将COM模型作为CNC系统配置和通讯的基础。由于所有基本组件都是可继承的、能在二进制级别上实现重用,从而解决了软件资源不能重用的问题:同时基于COM组件的远程过程调用(RPC)功能,使COM组件可以跨网络运行,为实现CNC系统的网络功能提供了基础。 最后,本文研究了实现开放式CNC系统的一些关键技术。关键词:CNC开放式体系结构WDM插补COM组件