圖4控制器軟件體系結(jié)構(gòu)

　　基礎(chǔ)軟件平臺(tái)由Venturcom公司的RTX(realtime extension)和微軟公司的Windows 2 000操作系統(tǒng)組成。Windows 2000操作系統(tǒng)可提供良好的圖形用戶界面、豐富實(shí)用的Win32API函數(shù)、高效易用的開發(fā)工具和大量可用的第三方設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。RTX為Windows 2000系統(tǒng)做了實(shí)時(shí)擴(kuò)展，解決了Windows2000系統(tǒng)在支持可預(yù)測(cè)線程同步、優(yōu)先級(jí)可繼承、中斷延遲和線程切換的可預(yù)見性等方面的不足。使用RTX后系統(tǒng)線程切換時(shí)間平均達(dá)到3.6us，定時(shí)器響應(yīng)速度平均達(dá)到10.3us。數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求最高的插補(bǔ)運(yùn)算和軟PLC等任務(wù)，就運(yùn)行在RTX環(huán)境下。實(shí)際應(yīng)用時(shí)RTX為應(yīng)用軟件提供了與Win 32.dll功能類似的可動(dòng)態(tài)加載和卸載的RT.dll，該動(dòng)態(tài)連接庫(kù)可幫助實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序?qū)Φ讓佑布恼{(diào)用。

　　應(yīng)用平臺(tái)由數(shù)控系統(tǒng)基本功能單元組件構(gòu)成。包含加減速控制、插補(bǔ)、刀具補(bǔ)償、譯碼等近20個(gè)模塊。這些模塊可在不同的條件下，編譯組合實(shí)現(xiàn)不同的數(shù)控任務(wù)。

　　應(yīng)用程序?qū)痈鶕?jù)數(shù)控任務(wù)劃分為運(yùn)動(dòng)控制單元、邏輯控制單元、網(wǎng)絡(luò)單元、交互單元和管理控制單元等5個(gè)單元。

　　(1)運(yùn)動(dòng)控制單元：接受數(shù)控程序文件形式的運(yùn)動(dòng)指令，或手動(dòng)操作指令，以及邏輯控制子系統(tǒng)出發(fā)的運(yùn)動(dòng)控制，經(jīng)過(guò)密化計(jì)算，生成運(yùn)動(dòng)型設(shè)備可以接受的微運(yùn)動(dòng)指令。

　　(2)邏輯控制單元：接受邏輯控制程序文件形式的邏輯，并根據(jù)此邏輯和其他子系統(tǒng)有關(guān)的狀態(tài)，以及過(guò)程型設(shè)備的狀態(tài)，對(duì)過(guò)程型設(shè)備進(jìn)行操作控制。

　　(3)交互單元：接受各個(gè)子系統(tǒng)的信息顯示請(qǐng)求，在系統(tǒng)顯示機(jī)制的支持下，實(shí)現(xiàn)信息顯示。

　　(4)管理控制單元：接受用戶信息，派發(fā)任務(wù)消息；完成系統(tǒng)的配置、運(yùn)行調(diào)度；完成文件管理、網(wǎng)絡(luò)通信等服務(wù)性任務(wù)；加載第三方工具軟件。

　　(5)網(wǎng)絡(luò)單元：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)的通訊。由于應(yīng)用平臺(tái)中的基本功能單元采用組件技術(shù)，使得每個(gè)組件可單獨(dú)開發(fā)、單獨(dú)編譯，并可與其他組件一起進(jìn)行編譯連接。因此，利用基本功能單元的這種可配置性，用戶就可以根據(jù)自己的系統(tǒng)需求來(lái)生產(chǎn)不同的任務(wù)模塊。然后，把這些任務(wù)模塊集成起來(lái)就得到所需要的應(yīng)用程序，進(jìn)而形成不同的數(shù)控系統(tǒng)。圖5為應(yīng)用程序?qū)又羞\(yùn)動(dòng)控制單元的配置過(guò)程。

圖5運(yùn)動(dòng)控制模塊配置過(guò)程

　　2.3 控制器軟件模型方法

　　數(shù)控軟件與普通應(yīng)用程序不同，它的計(jì)算模型邏輯上是串行的，但在實(shí)際卜卻是宏觀并行的。為了能詳盡地描述參考模型的技術(shù)細(xì)節(jié)，采用了有限狀態(tài)機(jī)的建模方法。

　　有限狀態(tài)機(jī)是描述對(duì)象狀態(tài)躍遷的模型方法。該模型包含3種基本元素。

　　(1)狀態(tài)：對(duì)象保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)或持續(xù)相對(duì)單調(diào)行為的模式。

　　(2)處理過(guò)程：對(duì)象的行為，包括狀態(tài)變化的過(guò)渡過(guò)程和系統(tǒng)特定狀態(tài)下的持續(xù)行為。

　　(3)事件：引起對(duì)象狀態(tài)變化的信息(包括其他對(duì)象的狀態(tài)、發(fā)布的消息、標(biāo)志位變化等)。

　　狀態(tài)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)主要狀態(tài)問(wèn)的躍遷過(guò)程并被周期型地激活。其激活方式有：周期性中斷服務(wù)程序；進(jìn)程、線程服務(wù)程序；單線程模型中循環(huán)執(zhí)行程序體等。圖6以直線插補(bǔ)為例，展示狀態(tài)機(jī)的應(yīng)用。由于狀態(tài)機(jī)模型從邏輯卜可以分層次嵌套，因此該模型可以描述行為更加復(fù)雜的對(duì)象。

圖6簡(jiǎn)單直線插補(bǔ)對(duì)象狀態(tài)機(jī)型

3 基于設(shè)備故障診斷網(wǎng)的上層網(wǎng)絡(luò)

　　如圖7所示，系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控層、局域網(wǎng)監(jiān)控診斷層和遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷的三級(jí)C／S結(jié)構(gòu)。