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在數(shù)控機(jī)床中,通常用可編程控制器(PLC)對(duì)機(jī)床開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行控制。PLC可靠性高,使用方便。但在大多數(shù)數(shù)控機(jī)床,特別是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中,要求的輸入輸出點(diǎn)數(shù)并不多,通常在60點(diǎn)以下,因此,為了降低數(shù)控機(jī)床成本,在基于工業(yè)PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)中,可以采用開(kāi)關(guān)量I/O板加外接繼電器,配合主機(jī)的軟件對(duì)機(jī)床開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。但如果PC機(jī)采用單任務(wù)操作系統(tǒng)(如DOS),數(shù)控系統(tǒng)的所有任務(wù)運(yùn)行都置于一個(gè)總體的消息循環(huán)中,軟件的模塊化和可維護(hù)性較差,系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)集中,而且不能充分利用PC機(jī)系統(tǒng)資源。而采用非實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)(如Windows)時(shí),Win32API的設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮到實(shí)時(shí)環(huán)境的開(kāi)發(fā)用途,其系統(tǒng)調(diào)用的效率不高,不能滿足數(shù)控系統(tǒng)PLC控制的實(shí)時(shí)性要求
   RT-Linux的體系結(jié)構(gòu)
    RT-Linux是基于Linux系統(tǒng)并可運(yùn)行于多種硬件平臺(tái)的32位硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(hardreal-timeoperatingsystem)。
    它繼承了MERT系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想,即以通用操作系統(tǒng)為基礎(chǔ),在同一操作系統(tǒng)中既提供嚴(yán)格意義上的實(shí)時(shí)服務(wù),又提供所有的標(biāo)準(zhǔn)POSIX服務(wù)。RT-Linux源代碼公開(kāi),易于修改,使系統(tǒng)成本降低,源代碼的公開(kāi)使數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)擺脫了對(duì)國(guó)外軟件公司的依賴,有利于提高數(shù)控軟件國(guó)產(chǎn)化程度。
    RT-Linux是基于Linux并可運(yùn)行于多種硬件平臺(tái)的多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。通過(guò)修改Linux內(nèi)核的硬件層,采用中斷仿真技術(shù),在內(nèi)核和硬件之間實(shí)現(xiàn)了一個(gè)小而高效的實(shí)時(shí)內(nèi)核,并在實(shí)時(shí)內(nèi)核的基礎(chǔ)上形成了小型的實(shí)時(shí)系統(tǒng),而Linux內(nèi)核僅作為實(shí)時(shí)系統(tǒng)最低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)運(yùn)行。對(duì)于普通X86的硬件結(jié)構(gòu),RT-Linux擁有出色的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性,其最大中斷延遲時(shí)間不超過(guò)15μs,最大任務(wù)切換誤差不超過(guò)35μs。這些實(shí)時(shí)參數(shù)與系統(tǒng)負(fù)載無(wú)關(guān),而取決于計(jì)算機(jī)的硬件,如在PII350,64M內(nèi)存的普通PC機(jī)上,系統(tǒng)最大延遲時(shí)間不超過(guò)1μs。

     實(shí)時(shí)域在設(shè)計(jì)上遵循實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則,即系統(tǒng)具有透明性、模塊化和可擴(kuò)展性。RT-Linux的實(shí)時(shí)內(nèi)核由一個(gè)核心部分和多個(gè)可選部分組成,核心部分只負(fù)責(zé)高速中斷處理,支持SMP操作且不會(huì)被底層同步或中斷例程延遲或重入。其它功能則由可動(dòng)態(tài)加載的模塊擴(kuò)充。RT-Linux把不影響系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的操作(即非實(shí)時(shí)域的操作)都留給了非實(shí)時(shí)的Linux系統(tǒng)完成。基于多任務(wù)環(huán)境的Linux為軟件開(kāi)發(fā)提供了豐富的系統(tǒng)資源,如多種進(jìn)程間通訊機(jī)制,靈活的內(nèi)存管理機(jī)制。
    數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制模塊實(shí)時(shí)性要求較高,因而必須在系統(tǒng)的實(shí)時(shí)域內(nèi)運(yùn)行。根據(jù)通用數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制以及數(shù)控系統(tǒng)軟件模塊化設(shè)計(jì)的要求,將數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制模塊作為RT-Linux系統(tǒng)的實(shí)時(shí)任務(wù)之一,其優(yōu)先級(jí)和調(diào)用周期取決于數(shù)控系統(tǒng)各任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求以及控制要求的響應(yīng)時(shí)間。PLC控制模塊主要完成數(shù)控系統(tǒng)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(jī)I/O接口卡輸入輸出模塊來(lái)完成,即完成數(shù)控系統(tǒng)的PLC控制需要兩個(gè)RT-Linux實(shí)時(shí)任務(wù).
   可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡(jiǎn)稱PC。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫(xiě)。它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門(mén)的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說(shuō)明書(shū)的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐

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