基于LINUX+RTLINUX平台的开放式数控系统的设计

基于RTW和Linux的快速控制原型技术研究董哲;刘宁勇;孙德辉【摘要】The Rapid Controller Prototyping Platform, which is matched well with MATLAB/Simulink, is established with Real -Time - Workshop (RTW) and Linux. Studying the code generation automatically with RTW and the communications of interface in the target controller, achieving the executable code one - key generation and the Master/Slave function with modbus rtu/tcp communication protocol of target controller; the rapid controller prototyping platform has been used in device of process controlling with algorithm and communication protocol studying.%建立了基于RTW和linux的快速控制原型技术研究平台,实现了该平台与MATLAB/Simulink图形化建模环境的无缝连接；对RTW代码自动生成、目标平台接口通信应用等作了详细研究,最终实现了宿主机到目标机可执行代码的一键生成以及目标机基于modbus rtu/tcp通信协议的主、从站功能；该快速控制原型平台现已成功用于实验室过程控制实验装置的算法和相关通信协议研究.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2012(020)009【总页数】5页(P2420-2421,2424-2425,2428)【关键词】Real-Time-Workshop;代码自动生成;S函数;快速原型控制【作者】董哲;刘宁勇;孙德辉【作者单位】北方工业大学机电工程学院,北京 100144;北方工业大学机电工程学院,北京 100144;北方工业大学机电工程学院,北京 100144【正文语种】中文【中图分类】TP3010 引言基于RTW技术的xpc目标已被广泛用于快速控制原型设计和硬件在回路仿真，是控制算法研究以及产品性能测试的一个优秀平台，由于MathWorks公司没有对外提供xpc实时内核细节，用户在使用过程中会受到一些限制，因此，一个目标内核完全开源的快速控制原型平台能向用户提供更多的功能，同时可以使用户在开发应用程序时思路更加清晰，使用更加自由。

开源IgH EtherCAT主站在LinuxCNC开放式数控系统中的应用研究张克华;马佳航;田林晓;朱苗苗【摘要】为了实现成本低廉,设计便捷、灵活、易扩展的数控系统,搭建基于EtherCAT通信总线与PC机的纯软件数控系统,并对该系统的实时性能进行了试验测试.以低成本工控机作为上位机,并集成好开源数控系统LinuxCNC软件的Linux RTAI(Real-Time Application Interface)实时操作系统,下载搭建EtherCAT主从站通讯框架,实现了PC上位机即EtherCAT主站与伺服驱动器即EtherCAT从站之间的通信,完成多轴数控系统测试平台的搭建.运用WireShark软件进行数控系统的实时性测试.实验结果表明,该数控系统的平均传输时间为47.7 μs,最大值为779 μs,最小值为0.2μs.很好地满足了数控系统要求响应时间在1ms及以下的实时性要求,因此该方案集成EtherCAT的LinuxCNC可以用于工业机器人与通用数控机床等自动运动控制系统.%In order to design CNC system with low-cost,flexibility and scalability,the paper presents a new approach for the integration of real-time EtherCAT into LinuxCNC based on PC and tests performance of system.The host computer is low-cost industrial computer and integrates Linux RTAI (Real-Time Application Interface) real-time operating system and downloads communication framework for building EtherCAT master and slave to realize communication between PC host computer (EtherCAT master) and servo drive (EtherCAT slave) and the construction of multi-axis CNC system is e WireShark software for real-time CNC system testing.The experimental results show that the average transmission time of the numerical control system is 47.7 μs,the maximumvalue is 779 μs and the minimum value is 0.2 μs.The data satisfies requirements of CNC system that response time is 1 ms andsmaller.So,LinuxCNC with integrated EtherCAT can be used for automatic motion control systems such as industrial robots and universal CNC machines.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】5页(P191-195)【关键词】EtherCAT;工控机;LinuxCNC;开放式数控系统【作者】张克华;马佳航;田林晓;朱苗苗【作者单位】浙江师范大学工学院,浙江金华321014;浙江师范大学工学院,浙江金华321014;浙江师范大学工学院,浙江金华321014;浙江师范大学工学院,浙江金华321014【正文语种】中文【中图分类】TP273计算机数字控制技术(computer numerical control，CNC)是一种能够将具有控制编码或其他符号指令规定的程序有逻辑地处理，并在对其译码后控制自动运行的控制技术。

陕西省自然科学研究计划项目申请书项目名称:基于ARＭ数控平台的开发承担单位：西安交通大学工程训练中心申请者：王孙安详细地址: 西安交通大学机械工程学院机械电子工程系联系电话:(029-8266)陕西省科学技术委员会填报说明一、申请项目必须符合《陕西省自然科学研究项目指南》确定的资助范围。

申请书各项内容要实事求是,逐步认真填写。

表达要明确、严谨,字迹要清楚易辨。

外来语同时用原文和中文表达。

二、申请书为十六开本,于左侧装订成册.各栏空格不够时,请自行加页。

一式八份,报陕西省科委综合计划处。

封面上的“编号”由省科委填写。

三、本申请书格式只适用于国内研究项目。

简表填写说明简表的内容务必采用国家公布的标准简化字，并严格按照规定填写,凡选择性栏目,请在提示字符A、Ｂ、C……上打“√",其余栏目填写说明如下: 项目名称——要确切反映申请资助期内的研究的内容，字最多不超过2５个汉字。

所属学科——只填写项目所属二级学科,如系交叉学科，可将有关学科按主次同时列出。

所属学科组—-根据申请项目所属学科,在相应学科组名称左上方打“√"。

起止年月——申请资助年限一般在三年以内,起始年月从提出申请的次年一月算起.申请者——如系两人以上联合申请的项目,只填写第一申请者的情况;其他申请者可在表三“在本项目中的分工"栏注明．申请金额-—用阿拉伯字填写,小数点后取两位,第三位数四舍五入。

专业技术职务(职称)——实行专业技术职务聘任制的单位填写专业技术职务（包括待聘职务）,未实行专业技术职务聘任制的单位填写技术职称。

专业-—指所学专业或长期从事研究的专业。

所在单位名称——须按单位公章填写全称.隶属关系——指申请者所在单位隶属的有关部门或地(市).合作单位数-—指研究项目组成员所在单位数，包括主持单位。

研究项目主要内容和意义摘要与预期研究成果摘要-－表达要通俗、精炼，总字数分别不得超过1２0个和80个汉字，包括标点符号（占一格)。

毕业设计论文：基于嵌入式Linux远程监控系统的设计与实现摘要可编程逻辑控制器（PLC）不仅在工业控制中应用越来越广泛，而且在其他领域的应用也逐渐扩大，例如：电力、化工、能源、水利等。

由于它的功能比较强大、使用安全可靠、维护简单方便的优点，在很多地方已经取代了继电器电路的逻辑控制。

在对水中泥沙搅拌的处理过程中，需要速度控制比较稳定，而且能够进行不同速度的操作；在拖动的处理过程中更加要求精确性。

因此，PLC控制电机逐渐被人们运用到搅拌和拖动控制系统中。

本文讲述了基于PLC的电动机控制系统设计和实现过程。

本系统将PLC、变频器、编码器、电动机、搅拌器、传感器有机地结合起来，组成一个简单完整的自动控制系统。

通过台达WPLSoft软件平台编写程序并写入PLC后，控制电动机实现多段速的运行。

在本文中还有一个值得介绍的就是高速计数的实现。

通过高速计数器可以对拖动系统进行精确的控制，并且把计数值存放于固定的寄存器，以方便其他设备完成对系统的操作和监控。

关键词：PLC 电动机高速计数器ABSTRACTProgrammable Logic Controller (PLC), not only in the application of industrial control more and more widely, but in the application of other fields have also gradually expanded, such as: electric power, chemical, energy, water and so on.。

Because of its powerful features, the safety and reliability of use, easy to maintain , it has replaced the circuits logic control in many places. In the sediment of water mixing process,speed controling is more stable, and it can be operated at different speeds; in the processing of dragging,it needs more reliability . Thus, PLC controlling motor is applied to mixing and dragging control system gradully.This article describes design and implementation process of the PLC-based motor controlling system . PLC,Inverter, encoders, motors, mixers and sensors are combined to form a simple, complete automatic control system.Programs are designed and wrote into PLC through the software platform of Delta WPLSoft, then control multi-speed motor operation.In this paper the realization of high-speed counting is described valuablely. High-speed counter can control the dragging systems precisely, and keep the data in the fixed register in order to make other equipments operate and monitor the system convientely.Key words: PLC motor high-speed counter目录第一章绪论 (1)1．1 题目来源及课题意义 (1)1．2 文章概述 (1)1．3 设计思路 (2)第二章电动机篇 (3)2．1 电动机概述及分类 (3)2．2 交流异步电动机 (4)2．3 电动机变频调速 (5)2．4 变频调速的控制原理 (7)第三章编码器篇 (9)3．1 编码器杂谈 (9)3．1．1 编码器的发展史 (9)3．1．2 编码器的分类 (9)3．2 旋转编码器 (10)3．2．1 旋转编码器的工作原理 (10)3．2．2 旋转编码器的分辨率和精度 (11)3．3 台达编码器ES3-02CN6941 (12)第四章PLC篇 (14)4．1 PLC的定义及其功能 (14)4．2 PLC的优缺点 (14)4．3 PLC工作方式 (15)4．4 PLC的工作过程 (15)4．5 台达PLC：DVP32ES00R2 (16)4．5．1 DVP ES 常用指令介绍 (16)4．5．2各种装置的功能 (18)4．6 高速计数的方法 (20)4．6．1 概述 (20)4．6．2 计数模式：递增模式、递减模式 (22)4．6．3 高速计数器指令 (22)第五章综合篇 (25)5．1 总体程序设想 (25)5．1．1 流程图 (25)5．1．2 各个开关设置 (25)5．1．3 系统分析 (25)5．2 梯形图详解 (26)总结 (30)致谢 (31)参考文献 (32)附录 (33)1 系统流程图 (33)2 程序 (34)3 English information (36)第一章绪论1．1 题目来源及课题意义黄河泥沙含量的测试，顾名思意，是专为测试黄河泥沙含量的而设计的。

目前指导研究生∙博士研究生 6 人（其中2008级:1 2009级:1 2010级:3 2011级:1 ）∙硕士研究生 6 人（其中2010级:2 2011级:4 ）个人简历1978年9月～1982年7月大连理工大学机械系学习并毕业；1982年7月东北农业大学机械制造教研室作教学科研工作,教授；2000年11月浙江理工大学机械与自动控制学院任教，教授；2001年7月中国农业大学工学院机械设计制造系任教，教授。

遴选学科专业硕士遴选学科专业:机械制造及其自动化遴选时间: 首次指导学生时间: 获批资格文号:硕士遴选学科专业:机械设计及理论遴选时间: 首次指导学生时间: 获批资格文号:硕士遴选学科专业:农业装备工程遴选时间: 首次指导学生时间: 获批资格文号:博士遴选学科专业:机械制造及其自动化遴选时间: 首次指导学生时间: 获批资格文号:博士遴选学科专业:农业装备工程遴选时间: 首次指导学生时间: 获批资格文号:博士遴选学科专业:机械设计及理论遴选时间: 首次指导学生时间: 获批资格文号:论文与专著近年发表的主要论文：1.杨丽，刘佳，张东兴，侯书林，徐飞.棉花苗期地膜回收机设计与试验. 农业机械学报. 2010, 41(增刊) （EI收录）2.霍丽丽，侯书林，田宜水等. 生物质固体燃料成型机用压辊磨损失效分析. 农业工程学报.2010, 26(7) （EI收录）3.罗娟，侯书林，赵立欣等.典型生物质颗粒燃料燃烧特性试验.农业工程学报.2010,26(5) （EI收录）4.汤修映,侯书林,朱玉龙等.油菜移栽机械化技术研究进展.农机化研究.2010.45．LIU Ting-ting, HOU Shu-lin, TAO Yi-dong. Processing information extracting and machining process simulation of the revolving model parts. 2009 international conference on measuring technology and mechatronics automation. April11-12.2009：292-295 （EI、ISTP收录）6．LIU Ting-ting, HOU Shu-lin, Zhao Xi. Computer aided analysis of planting mechanism of the seedling transplanter. 2009 international conference on measuring technology and mechatronics automation. April 11-12.2009：38-41（EI、ISTP收录）7.郑寿庆,刘婷婷,侯书林,周惠兴. 基于RTLINUX的数控系统螺纹加工关键技术研究. 组合机床与自动化加工技术,第4期,2009年5月8.刘婷婷,侯书林,陶轶栋,孔冶.零件工艺信息的提取与加工过程的三维动态仿真.机械设计与研究，2009年1期（EI收录）9. 罗娟，侯书林，赵立欣等.生物质颗粒燃料燃烧设备的研究进展[J]. 可再生能源，2009，06.10. 霍丽丽,侯书林,赵立欣等. 生物质固体成型燃料技术及设备研究进展[J].安全与环境学报，2009，11.郑寿庆，周惠兴，侯书林等.RTLinux在数控系统改造中的应用与实现. 机床与液压.2008年4期12.周惠兴，侯书林等.dSPACE-based PID Controller for A Linear MotorDriven Inverted Pendulum.Proceedings of the IEEE 14th International Conference on Mechatronics and Machine Vision in Practice.2007.12（EI、ISTP收录）13.周惠兴，侯书林等.Precise Position Detection Technique for Permanent Magnet Linear Synchronous Motors.Proceedings of the IEEE 14th International Conference on Mechatronics and Machine Vision in Practice.2007.12（EI、ISTP收录）14.张惠友，侯书林等.收膜整地多功能作业机的研究[J].农业工程学报.2007年23(8)15.陶轶栋，侯书林等.浅析数控机床在中小企业中的高效应用[J].集团经济研究.2007年5期16.曲建华，侯书林等.基于J2ME的地理信息数据采集的系统分析与实现.微计算机信息.2006年30期17.侯书林等.WA-21M数控系统数控化改造XA5032铣床.工程设计学报.2006年5期18.宋建武，侯书林等.CA6140普通车床数控化改造.煤矿机械.2006年7期19.刘婷婷，侯书林等.CAD/CAM软件及选择原则.机械设计与制造.2006年4期20.张惠友，侯书林等.残膜回收工艺和收膜机构.农机化研究.2004年6期21.侯书林等.弹齿式收膜机主要结构设计.中国农业大学学报.2004年2期22.侯书林等.弹齿式收膜机构运动数学模型.农业机械学报.2003年2 期23.侯书林等.国内残膜回收机研究的现状.农业工程学报.2002年3期24.侯书林等.滚轮缠绕式残膜回收机的研制.中国农业大学学报.2002年6期主编教材：《机械制造基础》（上、下册）中国林业出版社、北京大学出版社《机械制造基础》（上、下册）中国农业出版社《金工实习》中国农业出版社《数控机床与编程》北京大学出版社近五年承担的主要项目主要在研项目：1.“石羊河流域温室作物小定额高效施灌设备研发”水利部公益性行业科研专项项目2.“根系分区交替灌溉设备研究”国家高技术研究发展计划（863计划）子课题3.“农田循环生产配套关键机械技术集成与应用研究”国家“十一五”科技支撑计划4.“青贮饲料裹包紧实度精细测定中的数学物理方法”国家自然科学基金项目5. 农业部“现代大豆产业技术体系建设”项目6.“4N—120型柠条平茬机”山西省农机局科技攻关项目7.“生物质成型燃料及其设备测试改进”农业部规划设计研究院合作项目承担的教学工作机械制造基础工程材料及成形技术机械设计基础。