GB T 18759.2-2006 机械电气设备 开放式数控系统 第2部分 体系结构.pdf

1、ICS 29.020 J 07 中华人民共和国国家标准GB/T 18759.2一2006机械电气设备开放式数控系统第2部分:体系结构Electrical equipment of machines-Open numerical control system Part 2 : System architecture 2006-10-16发布中华人民共和国国家质量监督检验检痊总局中国国家标准化管理委员会2007-04-01实施发布GB/T 18759.2-2006 前言. . . . . . . I 1范围. 2 规范性引用文件. . . . . . . 3 术语和定义. . . . 4 基本体系

2、结构. 5 功能组件及其模块. . . . . . . 目次附录A(资料性附录)ONC系统平台参考布局. . 1. . 图1基本功能区及其中的基本功能组件图2ONC系统的基本体系结掏图3运动控制逻辑状态图. . . . . . . . . . . . . I . . . . . . . . . . . . . . . . . . I . 4 图A.lONC系统平台布局. . . . . . . . . . . . . . . 图A.2ONC系统的内部和外部接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、 . . . . 7 表1MP功能组件及其模块. . . . . . . . . . . . . 表2MC组件功能及其模块. . . . . . . 表3AC功能组件及其模块. . . . . . . . 表4LC功能组件及其模块表5IODrv功能组件及其模块. 表6HMI功能组件及其模块表7Config功能组件及其模块. . . . . . . . 前机械电气设备.开放式数控系统拟包括以下几部分:一-机械电气设备开放式数控系统第1部分z总则1一机械电气设备开放式数控系统第2部分z体系结构;一机械电气设备开放式数控系统第3部分z接口设计(暂定名称); 一机械电气设备开放式数控系统第4部分z通

4、讯(暂定名称); 一-机械电气设备开放式数控系统第5部分z硬件平台(暂定名称); 一机械电气设备开放式数控系统第6部分z软件平台(暂定名称h一机械电气设备开放式数控系统第7部分z试验与验收(暂定名称); I 本部分为GB/T18759的第2部分。本部分的附录A为资料性附录。本部分由中国机械工业联合会提出。G/T 18759.2-2006 本部分由全国工业机械电气系统标准化技术委员会(SAC/TC231)和全国金属切削机床标准化技术委员会(SAC/TC22)归口。本部分负责起草单位z北京机床研究所和北京工业大学机电学院。本部分参加单位:武汉华中数控股份有限公司、北京首科凯奇电气技术有限公司、中国

5、科学院沈阳计算技术研究所有限公司、西南自动化研究所、北京和利时电机技术有限公司、固高科技(深圳有限公司、广州数控设备有限公司。本部分主要起草人z黄祖广、陈卫福、李佳特、郑小年、陈虎、于东、诸洪、王健、龚小云、杨堂勇。I GB/T 18759.2-2006 机械电气设备开放式数控系统第2部分:体系结构1 范围GB/T 18759的本部分规定了开及其主要功能模块。本部分只规定开放式数限制。本部分不对操作系系统和通信系统(包括本部分对于控制本部分只定GB/T 18759 2 规范性引用文下列文件中件，其随后所有协议的各方部分。GB 8870-1 1982) IEC 61131-3: RS 274 3

6、 术语和定义3. 1 3.2 本部分采用下列术功能区functional area 用来解释数值控制系统的传一个ONC控制器的功能可以划一-HMC人机交互控制功能区;一-PLC可编程逻辑功能区;一NC数值控制功能区。功能模块funcion modu)e 梅，定义了体系结掏中各个功能组件和由最终用户开发的软件作流行、技术成熟的操作的条款。分，然而引用文件，之间的关系。有下列三个:日期的引用文据本部分达成版本适用于本是功能组件中的基础单元，用来实现功能组件中各功能的模块，它是一个独立的功能块，具有标准的数据接口。一个功能组件可以选配和连接不同的功能模块实现不同的功能水准。模块可以通过系统配置直接嵌

7、人ONC平台，井被通信系统访问。用户在对模块进行开发时，对外接口应符合所属模块的数据接口GBjT 18759.2-2006 定义，以便实现即插即用，其内部实现被封装，并允许加许可证。3.3 功能组件functional component ONC控制器的独立组成部分，实现一类独立的功能。功能组件划分一般如图l所示:! HMI I I叫|LC I I IOC I I 1脚I! hMP I I MC I I AC|J HMI-人机接口;Config一系统配置;LC-逻辑控制pIOC-输入输出控制;IODrv一-输入输出驱动;MP一一-运动准备;MC-运动控制;AC一轴控制;L一-J一一功能区;I

8、I一功能组件。4 基本体系结构固1基本功能区及其中的基本功能组件从体系结掏的观点来看，一个ONC系统分成了两个主要部分z应用软件和系统平台。如图2所示:2 系统平台圄2ONC系统的基本体系结构控制软件GB/T 18759.2-2006 应用软件包括了控制系统的特定的功能，这些功能是由一些功能模块通过标准接口连接起来实现的，各功能模块均能运行在服从开放式体系结掏要求的不同系统平台上。系统平台由系统硬件、系统软件和应用编程接口(APD组成。系统硬件包括支持第三方的电子组件(如处理器板、1/0模块等)，而系统软件则包括操作系统、通信系统和其他的设备驱动器等软件。系统平台必须支持ONC系统的结构特性t

9、互换性、伸缩性、互操作性和可移植性。系统平台应通过API提供服务，保证功能模块在不同环境下的可移植性。功能模块的接口要通过标准的通信系统和API来支持，通信系统要支持功能模块的互操作性和远程遵信。性能的可扩展性可通过提高或降低平台的性能来实现。功能的可扩展性可通过增加、去除或更换功能模块来实现。系统的拓扑结构可在系统启动阶段根据配置系统对给定的解释进行动态建立。5 功能组件及其模块5.1 MP功能组件该组件的任务是读人用NC语言编写的加工程序，通过对它的解释挺得如工轨迹。根据数控设备的要求对加工轨迹进行各种预处理获得实际加工轨迹。该组件应具有的基本功能及相应模块见表10表1MP功能组件及其模块

10、序号功能措述模块名1 读人加工文件MP _ReadNCFile 2 加工程序解释(含词法检查、语法检查、语义解释)MP_t、ICDecode3 刀具补偿及轨迹修正MP_ To口lComp4 列表点拟合MP _PointToCurve 5 刀具干涉检查MP_ToolIntf 6 通信服务MP _ComrnSrv 5.2 MC功能组件该组件的任务是产生对机器运动轴的命令值，即把轨迹插朴计算出的离散点位置、连续运动命令及其参数、同步运动命令及其参数、于动命令及其参数转换成伺服驱动器的位置、速度、加速度等命令值，借助于轴组配置，可在一台控制器上同时实现各种类型的运动。5.2. 1 功能及其模块该组件应

11、具有的基本功能及相应的模块见表20表2MC组件功能及其模块序号模块名功能描述14。qUA啥KUnoqr8 10吨i23，咽A唱EAE牛唱1品选择电子凸轮表轨迹插补逆向运动分析正向运动分析命令轴运动到指定的绝对位置命令轴相对于当前实际位置移动一个指定距离在离散运动状态下命令轴在原有的命令位置上增加一个指定的相对距离命令轴在现有运动上叠加一个指定的相对距离(现有运动不中断命令轴以指定的速度连续运动命令轴执行回零顺序命令运动停止，轴状态转变为正在停止命令轴按定义的位置轮廓运动命令轴按定义的速度轮廓运动MC_CamTableSelect MC_Interpolater MC_TRAFO MC_TRAF

12、OF MC_MoveAbsolute MC_MoveRelati ve MC_MoveAdditive MC_MoveSuperimposed MC_Move Velocity MC Horne MC_Stop MC_PositionProfile MC_ VelocityProfile 3 GB/T 18759.2-2006 序号14 15 16 17 18 19 表2(续)功能描述命令轴按定义的加速度轮廓运动进入电子凸轮运动退出电子凸轮运动(从控轴立即脱离主控轴)进入电子齿轮运动(命令从控轴以某个传动比相对于主控轴运动)退出电子齿轮运动(从控轴立即脱离主控轴)相位同步(主控轴与从控轴间保持

13、恒定距离，它们有相同的速度和加速度)耐酣酣蹦醋随地抽肌20 I运动轨迹记录21 I 通信服务5.2.2 逻辑状态圈回零静止图3运动控制逻辑状态固4 模块名MC_AccelerationProile MC_Camln MC CamOut 如1C_GearlnMC_GearOut MC Phasing MC_ TraceRec MC_CommSrv 来自其他组件的error四月18759.2-2006轴的运动有三种状态(见图3):一一离散运动CDscreteMotion) ，轴按点位或插补出的离散点运动;一一连揍运动(ContinuousMoton) ，轴按给定的速度、加速度连续运动;一一同步运动

14、CSynchronized Motion) ，轴按电子凸轮/电子齿轮/相位同步方式运动。轴总是处于某种规定的运动状态，任何运动命令都是为改变轴运动状态的一种转移，一根轴的运动命令总是顺序执行的。轴在各种状态下执行运动有三种结果输出:一一完成(Done)，完成后执行新的命令:一一-出错(Error); 一)停止(MC_Stop)。状态机的逻辑控制根据不同注1.图3中描述的是单例如电子凸轮的主5.3 AC功能组件该组件的任务是管接口(例如CAN、状态。该组件应具有序号1 I控2 I总3 I返4 I读5 I读6 I发7 I轴1o I时服5.4 LC功能组件该组件的任务是负且可以对NC功能区的组统和用

15、户外部设备进行适配。该组件应具有的基本功序号功能描述控制现场总绒的数字的各类实际数据及认输出实现逻辑控制，丽，应有能力对不同操作系模块名1 I代码管理性E载、卸载、编译和管理PLC程序)I LC_RtsCm 2 I顺序控制(包括启动和结束PLC的运行，启动、停止、复位、继续各项ILC_RtsCtrl 控制任务3 I PLC任务调度(优先权控制、周期时间控制、事件控制、监视器管理)I LC_RtsTask 4 |通信服务I LC_RtsSrv 5.5 IOC功能组件该组件的任务是对外围输入输出设备执行逻辑控制。5 GBjT 18759.2-2006 5.6 IODrv功能组件该组件的任务是负责外

16、围输入输出设备的驱动。它可以支持各类现场总线(例如CAN、Profibus、Sercos等)。该组件应具有的基本功能及其相应模块见表50表5IODrv功能组件及其模块序号功能描述模块名l 数字量输入IODrv_ DI 2 数字量输出IODrv_DO 3 模拟量输入IODrv_AI 4 模拟量输出IODrv_AO 5 10初始化IODrv_ Init 6 通信服务IODrvCommSrv 5.7 HMI功能组件该组件的任务是执行各种人机交互功能。该组件应具有的基本功能及其相应模块见表6。表6HMI功能组件及其模块序号功能描述模块名1 信息可视化HMLVISU 2 人工操作HM1_MOP 3 加工

17、程序编辑HMI EDIT 4 诊断HMLDiag 5 用户身份验证HMI_Autbe 6 文件系统管理HMI_FileManage 7 通信服务HM1_CommSrv L-国一一一5. 8 Config功能组件该组件的任务是对整个系统进行配置。该组件应具有的基本功能及其相应模块见表7。表7Config功能组件及其模块序号功能捕述模块名l 模块库管理(对标准模块库、工具库、系统库、NC模块库、用户模块CFG_ModManager 库等进行管理)2 参数管理CFG_ParaManager 3 IO硬件及变量地址配置CFG_IOConfig 4 任务配置(优先权、周期时间、触发事件)CFG_ Tas

18、kConfig 5 目标平台设置(处理器类型、内存分配、现场总线类型、网络参数、显CFG_ TargetSet 示器分辨率等)6 通信服务CFG_CommSrv 配置原则:一一各功能组件按控制对象的要求从模块库中选取所需要的模块，对各模块进行逻辑连接;6 -一一把功能组件归并到若干任务中去，选择各任务的优先权、周期时间、触发事件，完成任务配置;一一对逻辑变量定义地址，完成10配置。附录A(资料性附录)ONC系统平台参考布局ONC系统平台参考布局如图A.l所示。, 硬件接口硬件固A.lONC系统平台布局个控制系统的接口可分为内部接口和外部接口，如图A.2所示。下单的口与层元接圄A.2ONC系统的

19、内部和外部接口GB/T 18759.2-2006 下单的口与层元接CON-N 白山khFH筒。中华人民共和国国家标准机械电气设备开放式数控系统第2部分:体系结构GB/T 18759.2-2006 中国标准出版社出版发行北京复兴门外三旦河北街16号邮政编码:100045网址电话:6852394668517548 中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销* 开本880X 1230 1/16 印张O.75 字数18千字2007年3月第一版2007年3月第一次印刷铃书号:155066 1-28706 定价，O.元GB/T 18759. 如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68533533