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在數控機床中,通常用可編程控制器(PLC)對機床開關量信號進行控制。PLC可靠性高,使用方便。但在大多數數控機床,特別是經濟型數控機床中,要求的輸入輸出點數并不多,通常在60點以下,因此,為了降低數控機床成本,在基于工業PC機的數控系統中,可以采用開關量I/O板加外接繼電器,配合主機的軟件對機床開關進行控制。但如果PC機采用單任務操作系統(如DOS),數控系統的所有任務運行都置于一個總體的消息循環中,軟件的模塊化和可維護性較差,系統故障的風險相對集中,而且不能充分利用PC機系統資源。而采用非實時多任務操作系統(如Windows)時,Win32API的設計沒有考慮到實時環境的開發用途,其系統調用的效率不高,不能滿足數控系統PLC控制的實時性要求
RT-Linux的體系結構
RT-Linux是基于Linux系統并可運行于多種硬件平臺的32位硬實時操作系統(hardreal-timeoperatingsystem)。
它繼承了MERT系統的設計思想,即以通用操作系統為基礎,在同一操作系統中既提供嚴格意義上的實時服務,又提供所有的標準POSIX服務。RT-Linux源代碼公開,易于修改,使系統成本降低,源代碼的公開使數控系統的開發擺脫了對國外軟件公司的依賴,有利于提高數控軟件國產化程度。
RT-Linux是基于Linux并可運行于多種硬件平臺的多任務實時操作系統。通過修改Linux內核的硬件層,采用中斷仿真技術,在內核和硬件之間實現了一個小而高效的實時內核,并在實時內核的基礎上形成了小型的實時系統,而Linux內核僅作為實時系統最低優先級的任務運行。對于普通X86的硬件結構,RT-Linux擁有出色的實時性和穩定性,其最大中斷延遲時間不超過15μs,最大任務切換誤差不超過35μs。這些實時參數與系統負載無關,而取決于計算機的硬件,如在PII350,64M內存的普通PC機上,系統最大延遲時間不超過1μs。
實時域在設計上遵循實時操作系統的設計原則,即系統具有透明性、模塊化和可擴展性。RT-Linux的實時內核由一個核心部分和多個可選部分組成,核心部分只負責高速中斷處理,支持SMP操作且不會被底層同步或中斷例程延遲或重入。其它功能則由可動態加載的模塊擴充。RT-Linux把不影響系統實時性的操作(即非實時域的操作)都留給了非實時的Linux系統完成。基于多任務環境的Linux為軟件開發提供了豐富的系統資源,如多種進程間通訊機制,靈活的內存管理機制。
數控系統的PLC控制模塊實時性要求較高,因而必須在系統的實時域內運行。根據通用數控系統的PLC控制以及數控系統軟件模塊化設計的要求,將數控系統的PLC控制模塊作為RT-Linux系統的實時任務之一,其優先級和調用周期取決于數控系統各任務的實時性要求以及控制要求的響應時間。PLC控制模塊主要完成數控系統的邏輯控制,而被控制的輸入輸出也就是I/O的輸入輸出由PC機I/O接口卡輸入輸出模塊來完成,即完成數控系統的PLC控制需要兩個RT-Linux實時任務.
可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡稱PC。但由于PC容易和個人計算機（Personal Computer）混淆，故人們仍習慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個以微處理器為核心的數字運算操作的電子系統裝置，專為在工業現場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時/計數和算術運算等操作指令，并通過數字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產過程。PLC是微機技術與傳統的繼電接觸控制技術相結合的產物，它克服了繼電接觸控制系統中的機械觸點的接線復雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優點，又照顧到現場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應用于生產實踐
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注：聯系我時，請說是在“傲立機床網”上看到的，謝謝！
