3 实时操作系统进入CNC
严格意义上说,数控控制软件中包含着实时操作系统的思想,例如任务调度、存储器管理、中断处理等,但这种技术是隐含的,是和数控应用程序比如插补,伺服、译码等混合的。每一个数控系统都是独特的,不透明的。这种情况对于最终用户和系统集成商而言带来诸多不便。在开放式数控呼声日益高涨的今天,研究实时操作系统在CNC软件中的应用是顺理成章的事。特别是最近嵌入式实时操作系统的技术发展迅猛,这对于数控控制软件的开发将产生革命性的影响。选择一个合适的商用嵌入式实时操作系统,将插补、伺服、译码、数据处理等数控应用软件往上“挂”,最终移植到一个硬件环境中去,形成最终使用户满意的数控系统,也就是个性化的CNC系统,这将是开放式数控的主要方向。
未来实时Linux(RT Linux)有望成为CNC实时操作系统的主流。“Linux除了具有功能强大、高性能、稳定性好以及原代码开放等优势以外,其最大的特点是Linux内核具有非常良好的结构,即可由用户根据特殊的系统需求,对内核进行配置或裁剪,而这一特点恰恰满足了可开放式数控应用的差异性需求。
4 现场总线技术开始广泛使用
现场总线(field bus)实质上是工控网络中的低档产品。因为底层设备通信有以下特点。
1)通信环境恶劣,可能受到温度、湿度变化、尘埃、电压波动、机械振动和电磁场干扰等因素影响。
2)信息传递主要是设备与设备之间,故对通信可靠性要求高。
3)通信内容和时间一般可以预先设定,随机、自发产生的信息相对较少,这可使通信协议大大简化。
4)由于有较多的监控信息,实时性要求高。
5)要求有一定的故障诊断和容错能力,以防止不必要的系统故障。
6)距离短,频度高。
基于上述特点,底层设备互连网络通常采用协议简单、响应迅速、可靠性高的主.从通信方式,使用工控网络中的低档产品,如现场总线。
西门子公司的profibus首先应用在802D中、低挡数控系统中。对802D而言,24V电源为“心脏”,PCU模块为“大脑”,profibus为“神经”。因为PCU和I/O以及伺服系统的连结均依靠p础bus。PCU为主站,PP1、PP2、611U为从站,并均有节点地址。
FAGOR公司的SERCOS主要用于CNC和伺服系统的通讯且采用光缆。最高传输速率为4M baud。SERCOS将CNC(8055,8070)和主轴、坐标轴驱动连结起来,每个节点亦有相应地址。从FAGOR 8070开始,CNC和I/O的连结采用CAN总线。
FANUC I/O Link是CNC连结扩展I/O的现场总线系统的总线,而FFSB则是连接CNC和伺服系统的总线。