畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯系部：機(jī)械工程系專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化姓名：學(xué)號(hào)：外文出處：Machine-tool3附件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：簽名：年月日注：請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。(用外文寫)附件1：外文資料翻譯譯文應(yīng)用FIP現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)分布式體系結(jié)構(gòu)的機(jī)床DapingSONG,ThierryDIVOUX,FrancisLEPAGECentredeRechercheenAutomatiquedeNancyUniversitedeNancyI,BP239,54506Vandoeuvre-l&s-Nancycedex,France摘要：在這篇論文里，我們提出了基于FIP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的分布式控制系統(tǒng)。它取代了傳統(tǒng)的CNC(計(jì)算機(jī)化數(shù)字控制裝置)，應(yīng)用于機(jī)床。這個(gè)系統(tǒng)由一系列的基于微處理機(jī)的模塊組成（如PCs，運(yùn)動(dòng)控制器，輸入輸出系統(tǒng)等），它們由快速鏈路脈沖實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)相連接。這個(gè)系統(tǒng)的主要構(gòu)想是使得每個(gè)模塊智能化,以此來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的靈活性和容錯(cuò)能力。每個(gè)模塊都是一個(gè)子控制系統(tǒng)，他們完成各自的控制任務(wù)，有的是用作運(yùn)動(dòng)控件，其他用來(lái)評(píng)估感應(yīng)器以及調(diào)控執(zhí)行器。模塊之間的通信（即信息交流和同步）是由FLP(快速鏈路脈沖)而得以保證。這個(gè)系統(tǒng)既能任務(wù)分布，又能起到設(shè)備拓?fù)浞植嫉淖饔?。在這里我們將討論一些分布準(zhǔn)則，并描述一個(gè)實(shí)驗(yàn)性實(shí)施。1.引言近年來(lái)，分布式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為許多科學(xué)研究工作的課題。它在系統(tǒng)集成上扮演著很重要的角色。在機(jī)床控制領(lǐng)域，現(xiàn)在使用的CNC存在著一些固有的缺點(diǎn)。它是集中型的，僅限于一些固定型號(hào)的轉(zhuǎn)軸，耗時(shí)、不靈活，并且很難與計(jì)算機(jī)集成制造環(huán)境相兼容。超大規(guī)模集成電路微處理器技術(shù)和通訊網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，使人們開始考慮使用分配式控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)有：性能高、模塊化、完整和可靠，并且不需要完全的硬盤替換就能漸進(jìn)式擴(kuò)充。這為控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)提供了廣闊的前景。本論文致力于一種分布式機(jī)床體系結(jié)構(gòu)的研究。它的依據(jù)是智能裝置在通信線路上的相互連接。它的特點(diǎn)是分布式任務(wù)和分布式數(shù)據(jù)，但其運(yùn)用的是獨(dú)特的接入控制系統(tǒng)。系統(tǒng)是運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)裝置和FIP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)設(shè)計(jì)而成的，并且經(jīng)過(guò)了實(shí)驗(yàn)的論證。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)控制一個(gè)多軸的機(jī)器，隨著傳感器數(shù)值的變化，機(jī)器成功地作出協(xié)調(diào)的動(dòng)作回應(yīng)。本論文組織如下。第二部分是機(jī)床控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的描述。第三部分是泛函分析，控制函數(shù)分布圖以及分布的準(zhǔn)則及其限制性的描述。第四部分簡(jiǎn)略描述了FIP(工廠儀表協(xié)議)，以及第五部分是我們實(shí)驗(yàn)實(shí)施的大綱。最后在第六部分，我們通過(guò)一些概要和今后的研究視角予以總結(jié)。2.機(jī)床控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)機(jī)床控制系統(tǒng)是個(gè)實(shí)時(shí)的，多工的系統(tǒng)。（圖1）是該系統(tǒng)的傳統(tǒng)功能體系結(jié)構(gòu)圖。他包括三個(gè)單元：用戶界面和監(jiān)控，程序裝置和伺服機(jī)件，以及傳感器和執(zhí)行器單元。這個(gè)系統(tǒng)的主要任務(wù)是控制工作部件的機(jī)械加工。它包括兩個(gè)不同但相關(guān)聯(lián)的任務(wù)體：保證機(jī)床的可移動(dòng)裝置的精確運(yùn)行軌道并進(jìn)行速度控制。檢查定位過(guò)程的正確實(shí)施，對(duì)環(huán)境的改變做出相應(yīng)的反應(yīng)，并在機(jī)床上執(zhí)行指定的操作，如：器械轉(zhuǎn)換、冷卻、潤(rùn)滑等。圖1功能體系結(jié)構(gòu)按照時(shí)間順序，這個(gè)任務(wù)也可以劃分成兩個(gè)步驟：控件程序設(shè)計(jì)和控件程序執(zhí)行。在第一個(gè)步驟中，在機(jī)床組合上沒(méi)有進(jìn)行直接的操作，只是指定了將要被執(zhí)行的動(dòng)作和操作。這個(gè)可以看作是數(shù)據(jù)獲知和處理過(guò)程。而在第二個(gè)步驟中，控件被有效地執(zhí)行。值得一提的是，在步驟二中出現(xiàn)的平行化是因?yàn)槠涠喙さ谋举|(zhì)。因?yàn)槭嵌噍S支持的機(jī)床，它擁有不止一個(gè)伺服系統(tǒng)來(lái)控制它的機(jī)械運(yùn)動(dòng)（圖2）。為了使其精確地在軌道運(yùn)行，控制系統(tǒng)需要計(jì)算所有軸承的中間點(diǎn)的配位。這要花費(fèi)很多的時(shí)間，也需要一個(gè)強(qiáng)大的運(yùn)算控制器。但是通過(guò)把局部智能分配給每個(gè)軸控件，每個(gè)軸承的相應(yīng)的基本運(yùn)動(dòng)可以并行地被計(jì)算。這個(gè)構(gòu)想對(duì)于傳統(tǒng)系統(tǒng)的性能提升有著及其重要的作用。因?yàn)閷?duì)軌道越是要求精確，加工過(guò)程就會(huì)越復(fù)雜，這就更加需要系統(tǒng)是實(shí)時(shí)的，并且對(duì)軸承的同步性也要求更高，也就增加了計(jì)算的量。在平行架構(gòu)系統(tǒng)里，將計(jì)算分配到許多處理節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行處理，會(huì)加快整個(gè)計(jì)算過(guò)程，并且提高了加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和精確度。對(duì)于輔助操作控制也存在著同樣的問(wèn)題，也就是，裝置越多，就需要更多的傳感器和執(zhí)行器。邏輯自動(dòng)性基于一個(gè)周期性數(shù)據(jù)處理過(guò)程，這是因?yàn)閷?duì)于指定的一組感應(yīng)器和執(zhí)行器，他們的數(shù)值是周期性地被讀寫或者計(jì)算的。如果這個(gè)計(jì)算過(guò)程可以被分配到幾個(gè)節(jié)點(diǎn)上，并且并行地同時(shí)進(jìn)行，那么計(jì)算每個(gè)傳感器和執(zhí)行器的子設(shè)備的時(shí)間周期會(huì)小的多，這就大量地減少了初始時(shí)間，也就使得我們能更好地滿足實(shí)時(shí)的要求。圖2多橋伺服系統(tǒng)這樣就使得我們?yōu)?