论文摘要：基于TwinCAT的开放结构数控系统 实验平台构建与测试技术

开放式数控系统以其互换性、互操作性、可兼容性、可扩展性等特点，有效的解决了传统数控系统的封闭性问题，使多品种小批量的生产模式成为可能。由于开放式数控系统的优越性使其成为现代数控技术的重要研究方向，多个发达国家在80时代起就开始对其进行研究并成立了多个不同的计划项目，致力于建立一套标准化的开放性控制系统体系，而我国虽在八五计划期间就开始研究相关课题，但多年发展下来大多只局限于概念研究和理论分析，总体水平与国外相比较还有很大的差距。

本文研究分析了基于TwinCAT的开放式数控系统，并将其运用于数控机床上进行了实验验证。TwinCAT是一种纯软件的自动化控制器，并拥有一个实时内核，可以将非实时操作系统（如Windows）变成一个强实时性的控制系统，而作为开放式数控系统的开发平台，TwinCAT本身具有良好的开放性结构。

模块化是开放式数控系统的重要特征，所有的互换性、可扩展性等特点都是以模块化特征为前提的，所以模块化设计的好坏直接影响数控系统的开放性程度。本文对模块化设计进行了相关的研究，如功能划分、粒度选择、接口设计等。

开放式数控系统的基本结构和传统数控系统类似，可分为上位机和下位机，上位机负责人机交互，进行指令的发送和系统信息的显示，而下位机则进行系统核心层面上的实时运行，如插补器、逻辑运算等。本文介绍了基于.NET环境的上位机管理软件，其中除了人机界面，还有一些非实时的任务模块，包括按键指令模块、代码检测模块、刀具补偿模块、译码模块和速度前瞻模块等。而对基于TwinCAT的下位机软件，本文将其划分为任务协调器、轴组模块和辅助功能模块三大类，每个模块为一个独立的任务，并按照一定的任务优先级设计进行运行。

对基于TwinCAT的开放式数控系统成功的进行了实验，分别加工出了基于NURBS和基于微小直线段的叶片，最终说明了它的可靠性。

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