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畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯 系 部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 外文出處： 1991, 附 件： 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 簽名： 年 月 日 附件 1：外文資料翻譯譯文 數(shù)控系統(tǒng)和 他們是同一個(gè)機(jī)器工具？ 摘要 計(jì)算機(jī)數(shù)控控制器（數(shù)控） 設(shè)計(jì)傳統(tǒng)方法為將該體系結(jié)構(gòu)劃分為三個(gè)部分，分別為： 可編程邏輯控制器（ ，一個(gè)黑匣子，可以稱為 數(shù)控裝置執(zhí)行器 （ 一個(gè)包括 控制器和 控制軸的綜合實(shí)體。本文闡述了該結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，然后提出 一種新 的 數(shù)控系統(tǒng)。 我們得出結(jié)論，即 過(guò)是一個(gè)發(fā)展的 置。 體系結(jié)構(gòu) 可編程控制器的 結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)上有兩個(gè)部分組成： 控制臺(tái)和執(zhí)行 機(jī)構(gòu)。 控制臺(tái) 為操作員 提供了一個(gè) “ 人機(jī)界面 ” 來(lái)進(jìn)行交互式設(shè)計(jì)編程，并且由于這個(gè)原因，它 不受實(shí)時(shí)限制。 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 控制基本任務(wù) 的調(diào)度，該任務(wù)能夠 使得 行 工作并且確保相關(guān)的的時(shí)限。執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)和管理不同的周期性的循環(huán)動(dòng)作?？刂婆_(tái)的目的是“人機(jī)界面”而執(zhí)行機(jī)構(gòu) 目的 是“調(diào)度”。 在大多數(shù)情況下，可以指出 ， 主要目的是獨(dú)立工 作，也就是說(shuō)， 不用控制臺(tái) 。 數(shù)控 裝置運(yùn)用 使用 從所有機(jī)床應(yīng)用 中主要呈現(xiàn)三種使用類型： 本 地 使用，直接數(shù)字控制 使用和遠(yuǎn)程使用。 在本地使用中，操作員就站在 機(jī)床 附近 。 他直接輸入命令，并 通過(guò)控制 旋鈕和按鈕， 來(lái) 控制機(jī)床和加工過(guò)程。 他也 可以創(chuàng)建和編輯工具描述 器 和部分程序， 就是那 些最新的 控代碼或類似的代碼 程序 。 零件的 設(shè)計(jì)和輔助制造 在本文也可以實(shí)現(xiàn)，盡管 這些工作 可能不是很適合 機(jī)床周圍比較差的環(huán)境 （如噪音，高溫，多塵） 。 直接數(shù)字控制 使用增加了下載（上傳） 主機(jī) 文件功能部分，主機(jī)集中了各部分程序，即 可以被看作是一個(gè) 文件服務(wù)器 ; 那些操作仍讓受控于處于機(jī)床旁邊的一個(gè)操作員。 在某些情況下， 需提供一個(gè)郵件服務(wù)器，使得 遠(yuǎn)距離的操作員之間可能用郵件聯(lián)系彼此。 這種 了能夠?qū)⒘慵绦蚝凸ぜ枋銎鱾魉徒o文件服務(wù)器外，其使用類型與本地?cái)?shù)控系統(tǒng)基本相似。 第三類 使用 主要集中 于 靈活 生產(chǎn) 和自我維護(hù)說(shuō)明。 它 能夠?qū)?shù)控裝置 提供一個(gè)充分遠(yuǎn)程 控制。數(shù)控系統(tǒng)必須管理和 檢測(cè) 工具和部件 。一方面 來(lái)發(fā)送收集 到的充分內(nèi)部信息，該信息報(bào)告了 置操作的狀態(tài)。另一方面 來(lái) 接收控制命令 ，最后與外部設(shè)備保持同步。 所有這些新功能包含了一些重要問(wèn)題 ，那就是 創(chuàng)造 出新 的機(jī)會(huì)來(lái)確定新的概念，如，“ 工作 觀念”，但是這不是這篇文章的主要目的，所以這里就不做介紹了。從第三類使用中， 得到一個(gè)非常重要的事實(shí)就是在柔性制造中，數(shù)控系統(tǒng)的人機(jī)界面不是特別有用，因?yàn)槿藱C(jī)界面只是 操作員 用來(lái)進(jìn)行設(shè)備維護(hù)的。事實(shí)上， 在柔性制造環(huán)境中，數(shù)控系統(tǒng)需要操作的重要部分是執(zhí)行部分。 現(xiàn)在我 們 可以說(shuō)，我們的主要目標(biāo)是 建立這樣的一個(gè)結(jié)構(gòu)框架，該框架能夠完成這三類使用所有的需求。 數(shù)控設(shè)計(jì) 修訂 ：雙實(shí)體結(jié)構(gòu) 基于上文開(kāi)發(fā)系統(tǒng) 考慮 ，本文 把整個(gè) 數(shù)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 分成兩個(gè)部分：控制臺(tái)和執(zhí)行部件?？刂婆_(tái)的目的是用作一個(gè)復(fù) 雜的人機(jī)界面或者演變終端。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的目的是控制加工過(guò)程。嚴(yán)格的說(shuō)， 在柔性制造環(huán)境中，執(zhí)行裝置的 存在 不是必須的。事實(shí)上， 置控制和決策的智能都集中在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中， 因此 創(chuàng)建了 一種只有一 關(guān)和緊急停止按鈕 的 黑匣子。 控制臺(tái)的基本要求 包括 下列的功能： ? 顯 示加工參數(shù)。 ? 在數(shù)控的 碼 中 創(chuàng)建，顯示和編輯部分編寫的程序。 ? 創(chuàng)建，顯示和編輯工具描述符 。 ? 為 零件 程序 提供 輔助 圖形工具。 ? 以 永久的方式（硬盤）存放的 部分 程序和工具描述 符 。 ? 調(diào)整輔助設(shè)備的自動(dòng)裝置和顯示它們的狀態(tài)（ 在數(shù)控配置階段 ）。 ? 調(diào)整 主 軸 控制器 的 參數(shù) 。 ? 設(shè)置執(zhí)行部分 的 配置參數(shù)。 ? 在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中加載一項(xiàng)任務(wù)。 ? 顯示和存儲(chǔ) 將要分析 的統(tǒng)計(jì)資料。 ? 執(zhí)行預(yù)定義的測(cè)試程序 為了產(chǎn)生一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的診斷模式，為了以后可以追蹤已報(bào)告過(guò)的問(wèn)題。 ? 打印所有顯示或儲(chǔ)存的信息 。 建立一個(gè) 控制器的最可行的 方式是 選擇一個(gè) 微處理器 ， 即， 它的操 作系統(tǒng)和圖形工具箱提供的服務(wù) ， 能夠 足夠的用軟件來(lái)滿足上述要求。作為一個(gè)單獨(dú)的 部件 ，為了能夠跟隨新進(jìn)程（例如新的人機(jī)界面概念）和新的科技技術(shù)（如，可以增加性能的新的硬件結(jié)構(gòu)）， 控制臺(tái) 應(yīng)該 可以很容易 獨(dú)立的升級(jí) 。 此外，設(shè)計(jì)通用控制臺(tái)的第一步是 使 控制臺(tái)獨(dú)立 。 這種狀況下的分析和對(duì)錯(cuò)誤的診斷沒(méi)有進(jìn)行錯(cuò)誤分析的基礎(chǔ)上， 我們可以說(shuō)控制臺(tái) 所扮演的角色對(duì)于數(shù)控裝置來(lái)說(shuō)和對(duì)與 說(shuō)它們的作用是相同的。 執(zhí)行部件包括所有操作的所有功能，這些操作需要在一個(gè) 靈活的制造環(huán)節(jié)中工作，在這個(gè)環(huán)境中，機(jī)器工具以一種獨(dú)立的方式工作。 就是說(shuō)，沒(méi)有操作員和工作臺(tái) 。 更確切的說(shuō)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能是共同承擔(dān)三項(xiàng)基本要求： 執(zhí)行要求： ? 把部分 數(shù)控 碼 的程序翻譯成易于理解的中間代碼，且 可以通過(guò)工具校正器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ? 為了考慮 用于機(jī)器加工的 工具 ，需要修改加工軌跡。 ? 管理不同加工 操作的 序列 。 ? 控制輔助設(shè)備（如潤(rùn)滑，換刀） ? 生 成 的軌跡 。 ? 控制軸 。 ? 與 現(xiàn)場(chǎng)總線 進(jìn)行通信 （如果存在） 。 管理要求 ： ? 以適當(dāng)?shù)姆绞?存儲(chǔ)當(dāng)前的 “ 工作 ” 和下一個(gè) 工作，以便于 ? 更 更新在機(jī)加工過(guò)程中的工具 集中的工具描述器 （ 如更新的信息數(shù)據(jù) 生命周期 ）。 ? 以 半永久性的方式存儲(chǔ) 配置參數(shù)。 ? 更 新和管理 日志，該日志包含一些已經(jīng)標(biāo)記為報(bào)告過(guò)的時(shí)間信息。 ? 適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻執(zhí)行自動(dòng)診斷 。 獨(dú)立操作（沒(méi)有操作員）的重要附加要求： ? 管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。 ? 當(dāng)工具不工作時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。 ? 檢測(cè)工具磨損。 ? 識(shí)別工具。 ? 管理和識(shí)別托盤。 ? 識(shí)別工具 零 件 并盡 可能 檢測(cè) 他們。 這些要求顯示出執(zhí)行機(jī)構(gòu)受到 硬件的 實(shí)時(shí)限制（與控制臺(tái)相反。）由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)自身的復(fù)雜性，數(shù)控設(shè)計(jì)師的所有實(shí)際知識(shí)都 集中 在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。 因此，在 完善這個(gè)實(shí)體和設(shè)計(jì)這個(gè)機(jī)構(gòu)時(shí)必須 要特別 仔細(xì)。 在這種分析狀況下，一些人可能會(huì) 討論 在直接數(shù)字控制使用中存在的網(wǎng)絡(luò)或者遠(yuǎn)距離控制使用 以 構(gòu)成第三實(shí)體。實(shí)際上， 考慮制造自動(dòng)化協(xié)議（ 類的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，該服務(wù)由稱之為制造消息規(guī)范的零件應(yīng)用層提供。即使是這種情況，這種思想不在這篇文章要寫的范圍內(nèi)。 執(zhí)行設(shè)計(jì)： “傳統(tǒng) ”方法 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的傳統(tǒng)可接受方法是把結(jié)構(gòu)分為三個(gè)實(shí)體：可 編程控制器， 計(jì)算機(jī)控制執(zhí)行器 和軸?？删幊炭刂破鞯闹饕δ苁枪芾頇C(jī)床各種的輔助設(shè)備（主軸，潤(rùn)滑??）。 計(jì)算機(jī)控制執(zhí)行的 主要任務(wù)是翻譯 控代碼，以 根據(jù)運(yùn)動(dòng)幀 控制 執(zhí)行主軸進(jìn)給。 每個(gè) 可編程控制器和數(shù)控引導(dǎo)器都包括整個(gè)數(shù)控狀態(tài)的一部分且他們?nèi)魏我粋€(gè)都不能 獲得或者 維持整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)控制。他們是同時(shí)控制數(shù)控系統(tǒng)的。為了 能夠進(jìn)行控制 決策，可編程控制器和數(shù)控引導(dǎo)器必須明確整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)狀態(tài)。由于這個(gè)原因，狀態(tài)數(shù)據(jù)被可編程控制器和數(shù)控引導(dǎo)器共同分享。 這些數(shù)據(jù)都設(shè)在一個(gè)共同的雙端口存儲(chǔ)器 里 ，或者 ， 在最壞的情況下，是 在兩部分之 間 交換 。因此， 通過(guò)這種交互獲得的高數(shù)據(jù)率通常構(gòu) 成一系列的障礙，因?yàn)閭鬏數(shù)奈锢斫橘|(zhì)通常是專用總線，這總線必須滿足高科技中的高級(jí)功能要求。當(dāng) 瑞士聯(lián)邦技術(shù)學(xué)院于 1984 年開(kāi)始的一 項(xiàng) 學(xué)校 性 的項(xiàng)目建立 了 一個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的 樣機(jī)時(shí) ，這 一事實(shí)并不 太 明顯。 所以，在 1987 年六月，基于“傳統(tǒng)”數(shù)控的第一個(gè)樣機(jī)已經(jīng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了。 那時(shí)，通信問(wèn)題 成了數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題，需要給予重視 ，所以決定 重 新設(shè)計(jì)其全部結(jié)構(gòu)建立第二個(gè)樣機(jī) 以 驗(yàn)證新的想法。伴著問(wèn)題研究的深入， 開(kāi)始了這項(xiàng)設(shè)計(jì)的研究工作。 執(zhí)行： 心 ： 基于文獻(xiàn) [ [博士學(xué)位論文的研究表明 執(zhí)行 器核心可以設(shè)計(jì) 成 一個(gè) 稱之為“服務(wù)的” 大型的有限狀態(tài) 機(jī)調(diào)度計(jì)劃，如圖 1 所示。 與 “ 傳統(tǒng) ” 的架構(gòu)比較， 一個(gè) 單獨(dú) 的實(shí)體 控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 且 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)全部集中在這個(gè)單元。 這解決了前面提到關(guān)于數(shù)據(jù)共享的問(wèn)題。 有限狀態(tài)機(jī)的目的是保證不同服務(wù)之間的協(xié)調(diào)一致。它管理執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括 其結(jié)構(gòu) 框架 ：該框架的 設(shè)計(jì) 是 為了在任何時(shí)刻做出正確抉擇和做出合適的服務(wù)。通常情況下， 從執(zhí)行的角度看，整個(gè) 有限狀態(tài)機(jī) 可以看作是一種 核心。服務(wù)是一個(gè)相當(dāng)獨(dú)立的程序 部分，它包括其自己的數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也可以與其他服務(wù)分享，它抽象的擁有代表服務(wù)狀態(tài)的數(shù)據(jù)信息。所以，每一個(gè)服務(wù) 都應(yīng)該由自己的虛擬處理器執(zhí)行。 然而，一些實(shí)際的考慮堅(jiān)持分組的原則，即欲把一些服務(wù)進(jìn)行分組和分配單處理器（共同的）給每個(gè)組。實(shí)際上，“服務(wù)”的概念似乎看起來(lái)比數(shù)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)中普遍包括的所有任務(wù)更廣泛，即，如： ? 把 部分 以 碼 寫成的程序 翻譯 成 中間代碼。 ? 以考慮到工具層面和磨損 進(jìn)行 軌道 修正 。 ? 進(jìn)給和控制軸。 ? 機(jī)器 下載 數(shù)據(jù)管理（檢索和存儲(chǔ)） 。 這些服務(wù)中暗含著一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，給處理器帶來(lái)了 很大 的負(fù)荷因子，處理器理應(yīng) 執(zhí)行這些。這些部分取決于這些服務(wù) 是 利用數(shù)值算法（如工具校正）或者分析算法（ 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 的 翻譯 ）的原因。由于性能原因，一項(xiàng)特別的執(zhí)行可以分配高的速度和復(fù)雜的硬件計(jì)算這些服務(wù) ， 成 為具體板的任務(wù)。它甚至可推測(cè)這些板 在可編程控制器的擴(kuò)展板中已經(jīng)存在，并只需要一個(gè)適應(yīng)的軟件。所以，存在的可編程控制器的硬件輕微的調(diào)整下就可以重新使用?？梢灾赋?，如果分享差值已經(jīng)被選作軸的設(shè)計(jì)，考慮每個(gè)軸作為一項(xiàng)服務(wù) 僅僅只是 可以想象的 而已 。這是最后一個(gè)暗含軸的需要的要點(diǎn)。 ” 服務(wù) ” 的精確的定義實(shí)際上是 我們研究 中部分 新的重點(diǎn)領(lǐng)域 。每項(xiàng)服務(wù) 的說(shuō)明書已經(jīng)可以推測(cè)了，為了精確，必須正式。自從“服務(wù)”成為數(shù)控中再次利用的部分，“膠”必須給予一些相當(dāng)?shù)年P(guān)注，所以，有限狀態(tài)機(jī)將要合并他們。這個(gè)也將可能導(dǎo)致形式化描述技術(shù)。 一種實(shí)用的執(zhí)行 為了驗(yàn)證我們的理論，我們已經(jīng)計(jì)劃在第二個(gè)數(shù)控樣品上實(shí)施新的擬議結(jié)構(gòu)。選擇的目標(biāo)編程語(yǔ)言是 行動(dòng)數(shù)據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng) ，由于 其驗(yàn)證程序和可移植性 。這項(xiàng)工程的總體設(shè)計(jì)是面向?qū)ο蟮姆椒?，就是在整個(gè)設(shè)計(jì)方法中，實(shí)際上最適合這功能的是 由 行動(dòng)數(shù)據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng) 提供的。 分配到硬件中的 該軟件的功能實(shí)體 服從以下模式： 控制臺(tái) ： 個(gè)人電腦的 , 可能在未來(lái)取代了在 作站 ，該工作站 執(zhí)行所有控制臺(tái) 的 功能 。 執(zhí)行機(jī)構(gòu) ： ? 摩 托羅拉 33 文本主板 （ 25 兆赫 ）致力于控制臺(tái)通信和花費(fèi)時(shí)間的服務(wù)（ 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 的翻譯，工具校正， 機(jī)器 下載 數(shù)據(jù)管理 ）。 ? 幾個(gè)摩 托羅拉 33 文本主板 （ 25 兆赫 ）用來(lái)軸插補(bǔ)，每一個(gè)板執(zhí)行一個(gè)以上軸插補(bǔ)（精確的數(shù)據(jù)取決于配置）。這些板支持軸服務(wù)。 ? 一些 軸控制器 專有 板 。這些板在將來(lái)的升級(jí)中會(huì)消失，且將會(huì)被具體 數(shù)字伺服控制器 取代。 ? 一個(gè)專用總線板管理 所有的機(jī)床傳感器和制動(dòng)器，除了那些關(guān)聯(lián)軸。這一最新的限制（它是暫時(shí)的）是因?yàn)楫?dāng)與軸控制的時(shí)間需要相比 時(shí) ，總線的實(shí)際緩慢。 所有的硬件封閉 在 的 架 里，并且所有板在通過(guò)總線時(shí)是相互關(guān)聯(lián)的。所以， 所有執(zhí)行 板 之間的通訊 是通過(guò)共享內(nèi)存的。呼叫服務(wù) 使用 一個(gè) 特定的遠(yuǎn)程過(guò)程來(lái) 調(diào)用 ，為了能實(shí)時(shí)控制 ， 這個(gè) 服務(wù) 被特別開(kāi)發(fā)了。該軟件運(yùn)行的主要執(zhí)行板是非常小，小到是一塊 核心軟件。所以，非常容易的用 替這塊板。 上述要求關(guān)于軸的分布式插值至今沒(méi)有 造成 什么問(wèn)題，在我們第一個(gè)樣品，我們已經(jīng)采取了 分散插 采用 [所描述的概念 。只有升級(jí)和調(diào)整，在[中描述的那樣，是必要的。 此時(shí) 撰寫本文 ，第二個(gè)樣品已在測(cè)試階段，但是已經(jīng)充分發(fā)揮作用了。 這個(gè)將要證明數(shù)控只不過(guò)是一個(gè)可編程控制器，或者精確點(diǎn)是一個(gè)發(fā)展的為更先進(jìn)的服務(wù)存在著。實(shí)際上， 這個(gè)新的架構(gòu) 可以由 制執(zhí)行，通過(guò)被看做協(xié)處理器的 和可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)軸板運(yùn)行的分散插補(bǔ)軟件。 附件 2：外文原文 （復(fù)印件）