嵌入式網絡數控技術與系統

　　嵌入式網絡數控技術與系統【1】

　　摘 要：隨著科學技術的發展，嵌入式技術已廣泛應用于各行各業，特別是在通信行業以及電氣行業中應用得最為廣泛。

　　計算機技術已經普遍應用于生產生活中，信息技術的改革進一步促進了嵌入式技術向更多領域的發展。

　　利用電腦已經不能滿足人們對資源的需求，且不能實時控制操作系統，而嵌入式系統的應用解決了這些問題，它能在降低計算機運行成本的基礎上進一步提高計算機運行速度，實現最終的資源共享。

　　主要分析了嵌入式網絡數控技術的特點，并進一步分析了嵌入式網絡系統的結構。

　　關鍵詞：網絡結構;數控技術;網絡系統

　　近幾年，數控技術有了很大的發展，并廣泛應用于計算機技術中。

　　元件在系統中是分立的，主要通過邏輯電路排列的方式來進行數控運算，可以說系統的數控功能是通過計算機硬件來實現的。

　　隨著信息技術的快速發展，實現了數控技術與網絡技術的結合，而嵌入式系統作為一種專門針對計算機設計的系統，可以實現信息和信號的微處理。

　　一、嵌入式系統模型的特征

　　1.嵌入式系統模型

　　嵌入式系統是一種專門針對計算機設計的系統，它是在多元化電子系統內部形成的。

　　通常情況下，非電子系統可以有效模擬嵌入式系統的使用環境，一個比較大的系統是由大量的嵌入式系統所構成的，通過嵌入式系統可以實現同外部環境的聯系進而實現同外部環境的通信。

　　嵌入式系統服務于非嵌入式系統，可以有效影響信號的輸出和輸入。

　　通過嵌入式系統與計算機技術的結合可以實現機電控制，進一步完善計算機的微處理器傳感器以及中央處理器等元件，從而可以分析并處理來自網絡的數據。

　　所以，嵌入式系統又被稱為嵌入式網絡數據處理系統。

　　2.嵌入式系統的可重構能力

　　嵌入式系統的中央處理器可以實現外界指令的運算，有微處理器的功能。

　　將這種理念運用于芯片，再同計算機技術相結合可以進一步實現微處理技術的可編功能。

　　微處理器所具有的柔性可以使芯片的使用更加安全，數據傳輸速度也會更加的快。

　　可重構主要指通過重復使用資源來實現資源共享。

　　嵌入式系統可以通過控制軟件來實現其可重構能力，可以有效利用可重構資源，進而重構計算機平臺，使重構的計算機平臺可以在各種環境下加以使用。

　　通過重組的形式來實現可重構功能，并實現軟件的重復利用，也可以更新系統軟件和硬件，并對其進行剪裁，從而實現計算機系統的設計以及數字化控制。

　　二、嵌入式新型網絡數控系統的主要結構分析

　　1.嵌入式網絡數控硬件的主要結構

　　嵌入式網絡數控系統是由很多嵌入式系統組成的，可以實現數控操作和管理系統的雙效功能，也可以進行數據的輸入和輸出，從而實現人機交互功能。

　　數控操作的管理界面可以自動獲取編碼并對其進行編譯，所以當網絡數控系統有問題的時候可以自動分析系統故障。

　　以太網可以實現同外部系統的連接，為了方便對數控系統進行調試，數控網絡系統就是使用的這種網絡。

　　借助鍵盤輸入可以有效實現人機交互，還能通過不同的輸入操作來進一步完善相應操作進而完成任務。

　　在嵌入式系統中使用插補器可以控制數據的傳輸速度，并將數據傳輸到嵌入式系統當中，再通過伺服控制器來完善數據管理。

　　借助邏輯分析法可以自動處理數據，可以通過伺服控制器來對數據處理的速度和位置進行控制，進而調節工軸速度。

　　此外，嵌入式系統不僅能借助NC客戶端來進行遠程控制，還能使用我們經常使用的瀏覽器來進行控制。

　　主要通過NC系統來實現系統的連接，將運動控制器同嵌入式系統相連接再通過以太網來實現TCP/IP協議連接，進而實現最終的遠程數控。

　　2.嵌入式網絡數控軟件的主要結構

　　嵌入式網絡數控軟件主要是由伺服運動控制軟件和相關程序組成的，可以有效控制組態軟件模塊。

　　利用通用性設計來設計標準型接口，進而進行數據傳輸和代碼編譯。

　　通常會采用PLC單元以及數控單元來進行計算機輔助設計。

　　在開發數控軟件時不僅可以自動生成軟件，還能下載很多用戶需要的軟件。

　　在下載數控軟件之后可以將已經自動生成的數控軟件與嵌入式數控系統相結合，進而有效完善數據傳輸，并提高數據傳輸的可靠性以及安全性。

　　嵌入式系統有很大的普適性，廣泛應用于計算機系統當中，可以同其他的軟件同時使用，有很強的兼容性。

　　此外，嵌入式系統可以對軟件和硬件進行剪裁，所以說嵌入式系統同數控軟件的結合有著很好的擴展性能，也有著很好的可重構能力。

　　系統可以模擬硬件的運行環境，實現計算機硬件的調試，進而更好地開發并使用計算機硬件。

　　此外，嵌入式系統通常比較靈活，可以有效控制不同的系統，因此可以廣泛應用到不同的行業中。

　　參考文獻：

　　[1]周祖德，龍毅宏，劉泉.嵌入式網絡數控技術與系統[J]. 機械工程學報，2007(05).

　　[2]馮介一，宋文.嵌入式數控系統的研發[J].新技術新工藝， 2007.

　　[3]寇鵬德.嵌入式網絡數控技術與系統[J].科技資訊，2013.

　　嵌入式網絡數控技術與系統【2】

　　【摘要】如今，嵌入式系統有效的應用于家電、汽車、通信等領域。

　　而隨著計算機技術和信息技術的不斷發展，嵌入式系統將會在社會其他領域取得更為廣泛的應用。

　　傳統電腦不能達到當今時代系統資源的需求，而且其操作系統也不能夠實時控制。

　　而嵌入式網絡數控技術和系統不但運算能力強，而且成本低廉，具有很好的擴展性和開放性。

　　本文先介紹了嵌入式網絡數控技術模型的特點，再從嵌入式新型網絡數控系統體系結構，以及嵌入式數控系統實現方案，具體分析嵌入式網絡數控技術和系統。

　　【關鍵詞】嵌入式體系結構;數控技術;網絡技術控制

　　數控技術的發展階段，從最初的分立元件系統到專用計算機系統，再到目前的通用計算機系統。

　　分立元件系統中，實現數控運算是依靠許多的邏輯電路組合，而這樣的系統數控功能全是硬件系統所完成。

　　而專用計算機系統是微處理器技術出現的結果，但它是專為數控設計，全世界只有幾家大型的企業才能夠開發專用計算機數控系統。

　　直至目前依舊在廣泛使用的通用計算機系統雖然各方面都有極強的優勢，但卻并不能達到實時控制的需求。

　　隨著信息網絡技術的迅速發展，數控技術開始逐步走向網絡化。

　　嵌入式系統是一種“完全嵌入受控器件內部，為特定應用而設計的專用計算機系統”。

　　嵌入式系統的中央處理器可以分為微控器、數字信號處理器以及微處理器。

　　中央處理單元的執行速度快，而且簡單豐富，從而提高了嵌入式系統計算能力。

　　嵌入式系統趨于網絡化，而且開發工具也逐漸的開始完善。

　　由于嵌入式有著很多的優勢條件，被實時狀態監控、數字制造等工藝領域廣泛使用。

　　1、嵌入式系統模型的特點

　　1.1嵌入式系統模型

　　嵌入式系統可以稱為是包含在復雜非電子系統內部的專用電子系統，而這也算是嵌入式系統模型的意義。

　　非電子系統可以擬成為嵌入式系統外部的環境，也叫做被嵌入系統。

　　在一個大的系統之內，一般有許多個嵌入式系統。

　　嵌入式系統可以和外界取得通信的連接。

　　嵌入式系統能夠服務于被嵌入系統，當然也是響應于外界的輸入，也算是嵌入系統數據自身的響應。

　　在現代機電控制系統中，主要分為微控制器、傳感器、DSP、可重構邏輯、執行器以及中央處理器。

　　它們都是由網絡加以控制，所以也稱為嵌入式網絡數控系統。

　　網絡是一種廣義的詞語，也可以指介質互聯的結構，或者是NOC片內網絡。

　　1.2嵌入式系統可重構功能

　　嵌入式系統內的CPU單元多以精簡指令來計算。

　　而相比較微處理機和專用芯片方法，人們需要一種新的方法和技術路線，讓其具有微處理機更好的可編程和柔性，以及專用芯片更可靠、速度更快的性能。

　　軟件控制著嵌入式系統的可重構功能。

　　通過使用可重用的資源，重構計算平臺，可以適用于不一樣的應用需求。

　　可重構最主要的意義是可重用資源，FPGA未出現時，可重構系統基本使用重組的方法，功能部件用重用資源。

　　FPGA出現之后，重用資源利用配置文件的方法，就可以定義每一種線的連接和門的性質，變化硬件的原本功能。

　　廣泛的說，這樣的功能有著硬軟件可重構性。

　　而正是因為嵌入式系統能夠剪裁硬軟件，有著可重構的功能，才能夠實現網絡數控技術和系統的設計，也給網絡數控系統帶來了重用和開放的性能。

　　2、嵌入式新型網絡數控系統體系結構

　　2.1嵌入式網絡數控硬件體系結構

　　在整個嵌入式網絡數控系統體系之中，總共有好幾個嵌入式的系統結構。

　　數控操作與管理系統和顯示輸入裝置相互連接，可以實現人機交互的功能。

　　而且數控操作管理系統能夠獲取和編譯加工代碼，檢查系統網絡的故障。

　　網絡數控系統內的以太網絡，可以連接外部網絡，控制數控系統的調試和運行。

　　而顯示和鍵盤輸入裝置比數控操作管理系統更能夠實現現場的交互，它還能夠輸入數據和操作的命令，顯示加工的狀態。

　　插補器和運動控制器能夠實現插補和間隙補償的運算，將速度控制的信息發送到嵌入式伺服控制器中。

　　而嵌入式PLC能夠完善數控系統內的所有邏輯控制，完成PLC的主要功能。

　　速度和位置伺服控制器可以綜合的調整加工軸的速度和位置。

　　而系統除了可以使用NC客戶端來實現遠程監控之外，還可以利用Web瀏覽器。

　　系統的線路連接為，NC操作系統用EIA—RS—485線路連接運動控制器。

　　運動控制器用EIA—RS—485線路和嵌入式PLC相聯。

　　NC操作系統用以太網來連接TCP/IP協議、全球數字系統。

　　無論是嵌入式還是網絡數控系統，都可以實現和工業電腦一樣的數控功能。

　　網絡數控系統和技術，依靠網絡互聯，成為在線的控制執行單位，而數控遠程控制可以和NC客戶聯系。

　　2.2嵌入式網絡數控軟件體系結構

　　在嵌入式網絡數控軟件體系結構中，控制與運算軟件是指PLC程序、數控程序以及伺服運動控制軟件。

　　而組態軟件模塊的設計主要是應用于特定的功能。

　　通用性的設計約束開發和標準接口，例如插補計算、運動控制、加工代碼編譯模塊等。

　　輔助設計系統是為了研究和開發PLC單元、代碼、數控單元等。

　　而對于PLC單元、數控單元，以及伺服控制單元，它們都有各自的輔助設計系統。

　　其中，在數控軟件的開發系統內，主要分為自動生成軟件、下載軟件、數控系統定義三部分。

　　所謂的數控系統定義模塊，是利用數控描述語言來描述加工的環境、對象和實現的指標、功能。

　　選擇組態軟件的版本和嵌入式控制模塊的型號。

　　選擇嵌入式控制模塊的型號，因為硬件模塊固然一樣，但也會很多種類的型號。

　　從這個意義上來說，選擇組態軟件版本，也因為每一個功能版本都有著不一樣的特定要求和功能結構。

　　數控軟件的自動生成，是NCDL描述的數控系統，從而出現最佳匹配和組合的數控軟件。

　　下載數控軟件，則是將生成數控軟件下到同樣的嵌入式數控系統內。

　　結束語

　　嵌入式網絡數控技術有著并行、適應性強、應用性好的特點。

　　而且嵌入式系統和技術的硬軟件可以剪裁，而軟硬件可以協同設計。

　　這樣，便促使新型的數控系統有著極好的擴展性功能和可重構的性能。

　　系統內將硬件嵌入虛擬仿真環境中開發和調試，可以更好的開發和研究。

　　而嵌入式網絡數控系統方面靈活，便于使用，可以適應不一樣的控制對象。

　　嵌入式網絡數控系統不但可以滿足工業個人電腦的數控功能，而且還有極高的性價比。

　　嵌入式網絡數控技術將在未來更加廣泛的應用于社會各個領域中。

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