嵌入式网络数控技术与系统(下)

　　2.2 嵌入式网络数控软件体系结构

　　图4中嵌入式操作系统，采用适合于经过剪裁的嵌入式操作系统，如uC/OS等。嵌入式操作系统既可提供现场图形显示，又可提供远程图形显示和实时控制，该操作系统是针对实时控制设计的。

图4嵌入式网络数控软件体系结构 

　　组态软件模块是针对特定的功能而设计的，按标准接口和约束开发的通用性设计，如加工代码编译模块、插补计算模块、人/机交互模块、运动控制模块和网络通信模块等。

　　控制与运算软件如数控程序、PLC程序、伺服运动控制软件等。

　　辅助设计系统用于数控单元、PLC单元和伺服控制单元软件、代码的辅助开发以及代码的自动生成。对于数控单元、PLC单元和伺服控制单元，分别有相应的辅助设计系统。其中数控软件辅助开发系统，包括数控系统定义、软件自动生成和软件下载三部分。

　　数控系统定义模块通过专门开发设计的数控描述语言(Numerical   control  description  language;NCDL)对加工对象、环境、实现的功能(如插补算法等)和指标(加工精度少进行描述，对相应的嵌入式控制模块型号及组态软件模块版本进行选择。

　　这里需要进行嵌入式控制模块型号的选择，是因为实现同样功能的硬件模块可能有不同功能结构，并且有多种型号:同样地，需要进行组态软件模块版本的选择，是因为实现同样功能软件模块可能有不同功能结构和特定要求，并且有多种版本。

　　数控软件自动生成模块则根据NCDL描述的数控系统定义，自动生成相应的最佳组合和匹配的数控软件。数控软件下载则将生成的数控软件下载到对应的嵌入式数控系统中。

　　嵌入式新型网络数控软件自动生成与辅助开发过程见图5。

图5嵌入式新型网络数控软件自动生成与辅助开发过程 

　　整个过程与FPGA的开发非常相似。在FPGA中，用户根据需求选择适当的FPGA硬件，定义控制逻辑，FPGA代码生成软件根据控制逻辑自动生成FPGA烧断代码，然后通过FPGA烧断系统完成FPGA硬件内部逻辑的组合。

　　嵌入式PLC辅助开发系统主要包括PLC指令或T型图编写、运行指令编译和运行代码下载。传统的PLC采用的是解释执行方式，即使用者按PLC指令或T型图编写控制逻辑，然后PLC程序对PLC'指令或T型图进行实时解释执行。本系统采用编译执行方式，即将PLC指令或T型图编写控制的逻辑编译为C代码，然后编译为对应硬件的可执行代码，这样执行速度快，更适合于实时控制。嵌入式PLC辅助开发与软件生成过程见图6。嵌入式伺服控制辅助开发与软件生成过程见图7。

图6嵌入式PLC辅助开发与软件生成过程

图7嵌入式伺服控制辅助开发与软件生成过程 

　　测试、验证1仿真系统为嵌入式控制模块提供增强现实仿真环境，即通过将嵌入式硬件嵌入到软件仿真环境或软、硬件仿真混合环境进行仿真，换言之，将控制硬件模块嵌入到虚拟的，或虚拟与现实混合环境进行仿真。这种仿真系统既接近现实，又调试方便二数控单元、PLC单元和伺服控制单元有相应的控制仿真系统。对于中央数控单元、PLC单元和伺服控制单元分别有相应的增强现实仿真环境。通过仿真可大大降低系统开发成本，减少系统开发周期。