流水線技術論文

　　流水線指每一個生產單位只專注處理某一個片段的工作，以提高工作效率及產量;下面是小編精心推薦的一些，希望你能有所感觸!

　　篇一

　　基於數控流水線技術的開放式數控系統

　　【摘 要】傳統的開放式數控系統需要依賴特定的軟硬體平臺，使開放式數控系統的推廣應用存在較大的侷限性。為了便於開放式數控系統得到普及應用，基於數控流水線技術應運而生。數控流水線技術包括了資料主控流水線執行緒、數控微程式碼實時執行單元以及驅動程式，數控流水線技術實現了開放的微程式碼藉口與數控指令的規範化，使數控模組能夠相互的替換，也能夠針對不同的需求重新構建數控流水線。

　　【關鍵詞】數控流水線技術;開放式;數控系統;數控微程式碼

　　0.前言

　　開放式數控系統一般是基於計算機作業系統相關軟硬體平臺，利用自動化技術實現。目前，依靠完善的計算機作業系統及其相關軟硬體平臺，使人機互動、網路通訊、儲存管理等一系列功能得到了很好的應用，但卻無法實現開放式數控系統較強的實時功能目標，主要由於計算機作業系統的整體運算效能無法達到該標準，使開放式數控系統的應用存在一定的問題。雖然利用高效能的CPU處理晶片可以滿足數控系統較強的實時功能目標，但是成本的投入與產出效益比值明顯不合理，推廣應用的可行性不高。因此，利用數控流水線技術，以較小的成本投入獲得開放式數控系統較大的產出，對開放式數控系統的發展有著重要意義。

　　1.數控流水線技術

　　1.1數控系統的功能

　　數控系統根據功能的強弱，可以分為強實時類功能，包含了5個模組，將其由高到低排列為指令譯碼、速度規劃、插補、專用I/O控制、電機控制;弱實時類功能包括了6個模組，即通用I/O模組、狀態顯示、軌跡模擬、程式編輯、引數管理、鍵盤輸入。

　　強實時類功能屬於數控系統的核心部分，直接關係到數控機床的加工過程，需要較強的實時性，如果出現了任何的延遲就會導致加工出錯，影響產品的質量。弱實時功能基本不要求數控系統較強的實時性，目前的計算機作業系統均可滿足，主要涉及人機互動、通用I/O控制以及儲存管理等領域，即便執行存在一定的延遲，也不會影響數控機床的加工過程。

　　1.2數控流水線的結構

　　數控流水線一般分為三個環節，即數控主控流水線執行緒、數控微程式碼執行單元、控制驅動層。

　　1.2.1資料主控流水線執行緒

　　資料主控流水線執行緒是計算機數字控制***Computer Numerical Control***軟體上的獨立執行緒，需要在數控作業系統內的計算機作業系統上執行。資料主控流水線執行緒將指令譯碼與插補功能進行結合，形成一個獨立的執行緒，利用計算機平臺高速、準確的運算效能，避免了任務的經常性切換影響系統整體執行效率，使數控系統工作效能得到顯著的提升。

　　1.2.2數控微程式碼實時執行單元

　　數控微程式碼***NC Micro-Code，NCM***是數控微程式碼實時執行單元***NC Micro-Code Processor，NCMP***的基本單位，主要工作方向在於程式碼的執行、強實時訊號輸入的本地處理以及電氣訊號介面。誰然數控微程式碼實時執行單元在數控流水線中的計算極為簡便，但是其呼叫頻率極高，系統的實時性也非常強，對數控流水線技術應用於開放式數控系統有著重要的影響。

　　1.2.3控制驅動層

　　控制驅動層中僅僅使用一組模組即程式驅動模組，程式驅動模組屬於數控系統的核心，相應的許可權也非常高，可以直接訪問計算機作業系統硬體平臺。控制驅動層的功能主要是降低系統間移植的工作負荷，僅僅提供數控微程式碼緩衝區的定位等功能以及數控微程式碼執行單元與上位機的通訊功能。

　　1.3基於數控流水線的開放式數控系統結構

　　基於數控流水線的開放式數控系統屬於單作業系統單程序的工作模式，包括了數控流水線執行緒以及管理執行緒。管理執行緒的作用是監控並管理整個加工的過程，保證加工過程的質量，同時還會配置流水線執行緒與驅動程式模組的資料達到控制的目的，然後會將流水線實時的資訊反饋給計算機作業系統，接著由操作人員通過輸入指令達到控制整個數控系統執行的效果。當資料主控流水線執行緒完成整個加工流程之後，會生成相應的狀態資訊反饋給計算機作業系統，轉換為直觀的資料資訊由操作人員處理。

　　2.基於數控流水線的單元技術

　　數控流水線技術下的開放式數控系統的主要優勢就是跳出原有的計算機作業系統軟硬體平臺，下面就著重探討數控流水線的單元技術——跨平臺開放特徵的體現。

　　2.1數控規範指令介面與數控微程式碼介面

　　2.1.1數控規範指令介面

　　數控規範指令介面主要工作物件為指令譯碼模組，其功能在於提供標準的程式介面便於操作人員程式設計操作。資料規範指令介面具備較強的通用性以及簡潔性，與規範加工函式相比，更為測重於描述數控流水線的加工動作，刪減了不必要的計量單位、偏置等環節。

　　2.1.2數控微程式碼介面

　　數控微程式碼介面能夠加強對機床的實時控制，格式較為簡單緊湊。數控微程式碼可以得到基本執行動作的結果，卻沒有規範的實施策略，便於不同的使用者根據自身需求制定不同的執行策略。

　　2.2作業系統支援多執行緒程式設計

　　一般來說，資料主控流水線執行緒需要儘量避免與作業系統有較多的關聯，才能便於資料主控流水線執行緒能夠在不同的作業系統間移植，對於資料主控流水線執行緒的推廣有著重要意義。針對這一問題，資料主控流水線執行緒一般都採用普通介面，擴大了系統的開放程度，使系統能夠支援不同的嵌入式作業系統。就目前情況來看，UNIX、LUNUX已經完全接受資料主控流水線執行緒，WINDOWS作業系統可以採用開源軟體OPEN SOURCE POSIX THREADS FOR WIN 32接受。

　　3.結束語

　　數控流水線技術包括了資料主控流水線執行緒、數控微程式碼實時執行單元以及驅動程式，數控流水線技術實現了開放的微程式碼藉口與數控指令的規範化，使數控模組能夠相互的替換，也能夠針對不同的需求重新構建數控流水線，對開放式數控系統的推廣應用有著積極的促進作用。 [科]

　　【參考文獻】

　　[1]董靖川，王太勇，徐躍.基於數控流水線技術的開放式數控系統[J].計算機整合製造系統，2009***06***.

　　[2]吳曉英.基於數控流水線技術的開放式數控系統構建[J].產業與科技論壇，2011***05***.

　　[3]李英，陳傳凱，蘇貞志.基於Lab VIEW與PLC的開放式數控系統串列埠無線通訊的研究[J].組合機床與自動化機工技術，2012***07***.

　　[4]潘策，姜凌羽.基於LINUX+RTLINUX平臺的開放式數控系統的設計[J].組合機床與自動化加工技術，2012***10***.

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