M500A氣瓶的三維造型設(shè)計【說明書+SOLIDWORKS】

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各類畢業(yè)設(shè)計課程定做 Q號是1714879127 該論文含配套的圖紙(需購買) 南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯 系　　部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 馬磊 學 號： 05010220 (用外文寫) 外文出處： Int J Adv Manuf Technol(2007) DOI 10.1007/s00170-006-0676-2 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導教師評語： 所選原文資料內(nèi)容符合本畢業(yè)設(shè)計及專業(yè)方向要求，篇幅飽滿，翻譯用詞準確，語句通順。 簽名： 2009年3 月18 日 注：請將該封面與附件裝訂成冊。 附件1：外文資料翻譯譯文 基于工業(yè)以太網(wǎng)透明模型的層次實時網(wǎng)絡CNC系統(tǒng) 摘要 隨著市場上工業(yè)以太網(wǎng)的重要性日益增加，人們急切的需要基于工業(yè)以太網(wǎng)透明模型的網(wǎng)絡化CNC（計算機數(shù)字控制）系統(tǒng)。為了實現(xiàn)這一目標，本文設(shè)計了一種基于以太網(wǎng)/因特網(wǎng)的層次實時網(wǎng)絡，叫做RNH-CNC。為評估其性能，進行了一些實驗，并對結(jié)果作了分析。結(jié)果表明基于實時以太網(wǎng)的現(xiàn)場層通訊能滿足硬件實時任務的要求?；诳砷_關(guān)的以太網(wǎng)的NC服務器計算機和NC核心計算機之間的通訊也達到了軟件實時任務的要求。結(jié)果證明基于工業(yè)以太網(wǎng)透明模型的CNC系統(tǒng)是可行的。 關(guān)鍵字 CNC 網(wǎng)絡 實時 工業(yè)以太網(wǎng) 1. 引言 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡化CNC系統(tǒng)有兩個特點[6]: (a) 遠程作業(yè)處理。基于因特網(wǎng)和局域網(wǎng)（LAN），CNC系統(tǒng)能執(zhí)行遠程操作遙控，例如遠程設(shè)計、遠程管理、遠程監(jiān)控和遠程故障診斷。 (b) 基于現(xiàn)場總線的現(xiàn)場設(shè)備控制。需要基于高速現(xiàn)場總線的實時現(xiàn)場設(shè)備控制。 現(xiàn)在已經(jīng)提出了多種方法來支持網(wǎng)絡CNC系統(tǒng)。特別是許多論文重點在現(xiàn)場總線，它們提出了可行的解決方法，而這些都是建立在專用現(xiàn)場總線上的，例如CAN, Profibus, SERCOS。 此外，隨著以太網(wǎng)的發(fā)展，一些文章提出了將以太網(wǎng)和RS232相結(jié)合的CNC系統(tǒng)解決方法[3，8]。 近幾年來，以太網(wǎng)技術(shù)得到迅速完善，它的速度已經(jīng)從一開始的每秒10M提高到每秒10G。理論上，以太網(wǎng)的速度比現(xiàn)存的專用現(xiàn)場總線的速度快得多。例如，每秒10G的以太網(wǎng)速度是每秒12M的PROFIBUS速度的830倍，是每秒1M的CAN速度的10000倍。根據(jù)美國權(quán)威研究機構(gòu)（ARC）的報告，工業(yè)以太網(wǎng)將促進未來現(xiàn)場總線的發(fā)展，并且可能工業(yè)控制網(wǎng)絡標準統(tǒng)一起來。據(jù)此，在網(wǎng)絡CNC系統(tǒng)中引入工業(yè)以太網(wǎng)也將是CNC系統(tǒng)發(fā)展的新方向。 目前，一些機構(gòu)在集中研究工業(yè)以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)上。工業(yè)以太網(wǎng)有兩種應用模式[7]. 一種是混合模式，一般可用于上層來連接企業(yè)以太網(wǎng)LAN，而下層仍然用低速專用現(xiàn)場總線。有幾種研究結(jié)果，例如Profinet、ModbusTCP/IP、Ethernet/IP和iLON?；旌夏Ｐ褪且环N折中的方案，其主要動機來自于各個現(xiàn)場總線制造商要，要將專用現(xiàn)場總線和企業(yè)以太網(wǎng)相連。它們?nèi)冀⒃贗EEE802.3和TCP/IP的基礎(chǔ)上，但是應用層協(xié)議是多種多樣的，且連接專用現(xiàn)場總線到以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)也是專門的。這些專用技術(shù)和多種多樣的應用層協(xié)議影響直接到專用現(xiàn)場總線的廣泛應用。 另一個是透明模式，即在所有層都采用了以太網(wǎng)/因特網(wǎng)（從上層到下層）技術(shù)。對工業(yè)以太網(wǎng)來說這是一個完全的解決案，但仍存在一些難題。主要問題是工業(yè)控制以太網(wǎng)的實時性能的改進。為解決這問題，在兩方面加快了透明模型的主要研究。其中一個是可開關(guān)的以太網(wǎng)的研究，另一個是實時控制協(xié)議的研究。盡管已經(jīng)有了解決這些以太網(wǎng)問題的研究成果，但是離實際應用還有一段距離。 本文通過綜合考慮CNC系統(tǒng)的特點，提出了一個基于工業(yè)以太網(wǎng)透明模式的層次實時網(wǎng)絡CNC系統(tǒng)（RNH-CNC）。論文其他部分結(jié)構(gòu)如下：第二節(jié)中，介紹了RNH-CNC系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)；第三節(jié)中描寫了RNH-CNC的實現(xiàn)；第四節(jié)涉及實驗和評估；最后，第五節(jié)給出了結(jié)論。 2. RNH-CNC系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 2.1 網(wǎng)絡和硬件體系結(jié)構(gòu) RNH-CNC系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分成4個層次（如圖1）：最底層（第1層）包括現(xiàn)場設(shè)備（例如伺服系統(tǒng)、輸入/輸出設(shè)備）；第二層包括NC核心計算機；第三層包括NC服務器計算機和其他系統(tǒng)（如：CAD，CAPP）；最高的層是基于因特網(wǎng)的網(wǎng)絡瀏覽器計算機[1]。從最高層到最底層分別是非實時因特網(wǎng)、軟實時以太網(wǎng)和硬實時以太網(wǎng)。 2.2 軟件結(jié)構(gòu) RNH-CNC系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。 它也被劃分為四個層次：基于因特網(wǎng)、NC服務器、NC核心、現(xiàn)場設(shè)備控制的遠程操作。 遠程操作包括遠程設(shè)計、遠程管理、遠程故障診斷、遠程監(jiān)控等。 NC服務器起的作用如下： (a) CNC 人機界面（HMI）：用于實現(xiàn)監(jiān)測，控制，參數(shù)管理，過程信息顯示，刀具軌跡顯示，以及更新。 (b) 網(wǎng)絡服務器：提供基于因特網(wǎng)的網(wǎng)絡服務器功能，包括基于網(wǎng)絡的設(shè)計、管理、故障診斷和監(jiān)控等服務。 (c) 軟實時以太網(wǎng)（SRE）接口：基于以太網(wǎng)，在NC服務器計算機和NC核心計算機之間提供軟實時數(shù)據(jù)交換功能。 NC核心包括CNC核心功能，軟實時以太網(wǎng)接口（SRE界面），硬實時以太網(wǎng)接口（HRE界面）。 (a) CNC核心功能：用于實現(xiàn)CNC系統(tǒng)的核心功能。大部分功能都是實時過程，所以需要系統(tǒng)對它們做出快速的響應。NC核心功能包括插補，位置控制，PLC，NC代碼譯碼，刀具補償，運動控制等。 (b) 軟件實時以太網(wǎng)（SRE）接口：用于提供NC服務器計算機和NC主計算機之間的以太網(wǎng)軟實時通信接口。 (c) 硬件實時以太網(wǎng)（HRE）接口：用于提供NC主計算機和現(xiàn)場設(shè)備（如伺服，輸入/輸出）之間的硬實時以太網(wǎng)接口。 現(xiàn)場設(shè)備控制包括了硬實時以太網(wǎng)接口（在NC主計算機和現(xiàn)場設(shè)備之間）和其他裝置控制。 3. 執(zhí)行等級實時網(wǎng)絡 3.1 在因特網(wǎng)的基礎(chǔ)上執(zhí)行遠程診斷、監(jiān)控 通過基于因特網(wǎng)的遠程診斷，監(jiān)測和控制這些功能，不在現(xiàn)場的工程師們能通過因特網(wǎng)診斷出機器故障，監(jiān)測和控制機床運轉(zhuǎn)。NC服務器應提供必要的信息給工程師分析和做出決策，這些信息包括機床狀況，運行日志，系統(tǒng)參數(shù)和其他相關(guān)信息，因此，必須能實現(xiàn)NC服務器與因特網(wǎng)Web使用者之間的信息傳遞。實現(xiàn)方法如下所示： （a）選擇合適的網(wǎng)頁開發(fā)工具，比如ASP.NET(動態(tài)服務器主頁)，用來開發(fā)網(wǎng)絡服務器應用程序。使用這些開發(fā)工具，應用程序能夠從NC服務器數(shù)據(jù)庫中存取機床狀態(tài)，運行日志，系統(tǒng)參數(shù)，專家知識，推理規(guī)則等信息。 （b）設(shè)置操作系統(tǒng)參數(shù)并啟動網(wǎng)絡服務器。 （c）發(fā)布網(wǎng)絡服務器的URL（統(tǒng)一資源定位器），從而，工程師能通過諸如IE等網(wǎng)絡瀏覽器作遠程故障診斷，遠程監(jiān)測和控制。 遠程過程通過使用因特網(wǎng)來運行，因此，它是非實時通信。 3.2 在NC服務器和NC核心計算機之間的軟實時通訊 3.2.1 網(wǎng)絡連接 NC服務器和NC主機之間的通信是基于以太網(wǎng)的。然而，眾所周知，傳統(tǒng)的以太網(wǎng)是不適合進行實時通信的。這是因為以太網(wǎng)中的CSMS/CD機制，它的最大傳遞等待時間不能被限定。普通共享以太網(wǎng)的連接器是一個集線器，它的結(jié)構(gòu)相當于一種物理層的轉(zhuǎn)發(fā)器，它將以一個端口接收到的信息發(fā)送到所有其他端口。而這則會引起沖突和不確定的延時問題。為了減少沖突，有人提議用一種轉(zhuǎn)化以太網(wǎng)，它使用轉(zhuǎn)換開關(guān)來連接網(wǎng)絡節(jié)點。這個轉(zhuǎn)換開關(guān)可以設(shè)計成控制有許多端口的矩陣開關(guān)，并且每個端口之間信息是隔離的。送入轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)僅被發(fā)送到與目的地址連接的端口。輸入輸出的數(shù)據(jù)也不再服從CSMA/CD的規(guī)定。轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點就是將沖突域劃分為與端口相關(guān)的分區(qū)，所以網(wǎng)絡段變的細小（每個端口只和一個節(jié)點連接），從而完全獨占了共享信道。第二個優(yōu)點就是在同一時間可以在所有的端口之間形成多通道，所以串行傳輸變成并行傳輸。同時，網(wǎng)絡帶寬和沖突問題也得到有效解決，從而滿足了軟實時通信的要求。所以選擇轉(zhuǎn)換以太網(wǎng)來設(shè)計RNH-CNC的軟實時通信。網(wǎng)絡連接如圖3所示。 3.2.2 通訊程序設(shè)計 當要求在不同平臺之間進行數(shù)據(jù)交換時，就需要選擇一種支持所有平臺的標準的通信的API函數(shù)。例如，由于Socket API是一種許多平臺（例如Windows和Linux操作系統(tǒng)）都支持的標準應用程序編程接口，所以它能用作NC服務器和NC主計算機的通信應用程序的開發(fā)?；赟ocket API的NC服務器和NC主計算機之間的通信過程如圖4所示。 NC服務器的處理流程如下所示： （a）產(chǎn)生一個插口 （b）產(chǎn)生一個連接 （c）發(fā)送數(shù)據(jù)塊（空，文件塊，命令和NC代碼單元）到NC主計算機 （d）從NC主計算機接收NC狀態(tài)數(shù)據(jù) （e）同步休眠 （f）轉(zhuǎn)向（c） NC主計算機的處理流程如下所示： （a）產(chǎn)生一個插口 （b）綁定局部地址和端口 （c）監(jiān)聽通信線路 （d）接收 （e）從NC服務器接收并處理數(shù)據(jù)塊 （f）將NC狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到NC服務器 （g）同步休眠 （h）轉(zhuǎn)向（d） 3.3 在NC核心計算機和現(xiàn)場設(shè)備之間的硬實時通訊 盡管通過轉(zhuǎn)換以太網(wǎng)網(wǎng)絡帶寬和沖突問題已經(jīng)得到有效解決，但是轉(zhuǎn)換器的存儲和傳輸過程可能會導致數(shù)據(jù)丟失或者更長的延時（超過30微秒）。所以它還不能滿足時間確定的應用要求，這時對時間有嚴格的限制。然而，帶有實時控制協(xié)議的經(jīng)改進后的傳統(tǒng)以太網(wǎng)更加適合這些應用，所以在這里用來設(shè)計RNH-CNC的現(xiàn)場網(wǎng)絡。圖5顯示了其網(wǎng)絡拓撲關(guān)系（主機是NC主計算機，從設(shè)備是其他現(xiàn)場設(shè)備）。 為解決確定時間通信問題，還可以用一些方法來避免沖突，如時間分隔法、查詢法，對于一些不確定的因素，這些方法可以將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)沖突的幾率降至零。這里采用了時間分隔法避免沖突，并且傳輸?shù)难h(huán)數(shù)據(jù)劃分為三種：Syn（主機同步），SD（從設(shè)備數(shù)據(jù)），MD（主機數(shù)據(jù)）。通信循環(huán)如圖6所示。 一個周期的通信步驟如下所示： （a）主機發(fā)送同步數(shù)據(jù)到所有的從設(shè)備，告知一個周期的開始 （b）從設(shè)備1在一個時間分隔中（開始于t1）發(fā)送SD1數(shù)據(jù)（如實際位置，速度，扭矩/力，警報信號，診斷信號，狀態(tài)確認信號，PLC輸入，伺服系統(tǒng)參數(shù)和電動機參數(shù)）到主機 （c）從設(shè)備2在時間分隔內(nèi)（開始于t2）發(fā)送SD2數(shù)據(jù)到主機 （d）...... （e）從設(shè)備n在它的時間分隔內(nèi)（開始于tn）發(fā)送SDn到主機 （f）主機在它的時間分隔內(nèi)（開始于tmd）發(fā)布MD數(shù)據(jù)（如位置，速度，扭矩力，模式，PLC輸出，伺服參數(shù)和電動機參數(shù)）到所有的從設(shè)備，每個從設(shè)備能在指定的位置收到自己的數(shù)據(jù)。 附件2：外文原文 畢業(yè)設(shè)計課程定做 Q*Q=1714879127