基于嵌入式系统的远程测控技术研究
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ｔｅｓｔ
ｃｏｌｌｅｃｔ
ａｎｄ
ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ
ａｎｄ
ｉｔ ｍａｙ ｆｉｎｉｓｈ ｍｅｍｏｒｉｚｉｎｇ
ａｓ
ｄａｔａ
ａｔ
ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｓｔ，ＰＣ ｗａｓ ａｌｗａｙｓ ｕｓｅｄ
ａｓ
ｔｈｅ
ｔｅｓｔ
ｐｌａｔｆｏｒｍ，
ｗｈｉｃｈ ｃａｕｓｅｄ ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈ ｔｈｉｓ
ＣＭＯＳ ｃｈｉｐ ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｐｈａｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆｆｓｅｔ ａｎｄ ｃｏｕｎｔｉｎｇ
ｃｉｒｃｕｉｔ，ｗｈｉｃｈ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ’ｓ ａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｒｅｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ， ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ．ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｓａｍｐｌｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
和可靠性等方面有了明显提高，提高了测试系统的抗干扰能力；模拟采集接口
电路模块选用了高速转换芯片ＡＤＳ８３６４，采集数控系统上电机的动态性能参 数如电压、电流等信号，通过Ａ／Ｄ转换，实现对数控系统动态性能的测试。 通过对数控系统运行精度和动态性能的数据的采集及数据处理，在本测试系统
中，还要实现将采集到的数据及数据处理结果等通过以太网络传输给远程计算
ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｄａｔａ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ
ｔｏ ｔｈｅ ｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅ
Ｅｎｔｈｅｍｅｔ．Ｏｎ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａ
ｄａｔａ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｉｔ
ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｔｈｅｍｅｔ ｂａｓｅｄ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ
ａｎｄ
ｔｅｎｄｅｎｃｙ
ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｍｅｌｉｏｒａｔｉｏｎ
ｐｒｏｊｅｃｔ ａｎｄ
ｄｅｖｅｌｏｐｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ
ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｅｍｂｅｄｄｅｄ－ｂａｓｅｄ ｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ． Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ
ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｔｅｓｔ
ｓｙｓｔｅｍ．Ｗｉｔｈ
ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｓｙｓｔｅｍ’Ｓ ｒｕｎｎｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ
ａｎｄ
ｄｅａｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄａｔａ，ｉｎ ｔｈｉｓ ｔｅｓｉｎｇ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ
ｏｎ
ＤＭ９０００ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃａｒｄ ｄｒｉｖｅ ａｎｄ ｔｈｕｓ
ｐａｐｅｒ ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ｓｐｅｅｄｓ ｕｐ ｔｈｅ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｉｓ
ｍｅｔｈｏｄ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｕｐｏｎ ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ ｍｅｔｈｏｄ ｅｍｂｅｄｄｅｄ—ｂａｓｅｄ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ，ｉｔ ｔａｋｅｓ
点，提出了相应的改进方案，研究了基于嵌入式系统的远程测试技术。
本论文研究的基于嵌入式的远程测控系统采用了嵌入式微处理器 ￥３Ｃ２４１０，能够实现对数控系统运行精度和动态性能的在线实时测试，以及实 现数据采集和数据处理功能，同时并能够完成对所测试数据进行存储，解决了
以往由ＰＣ机作为测试平台而带来的测试系统体积过大，易受工业现场干扰等
Ｔｈｅ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ－ｂａｓｅｄ Ｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｔｅｓｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｔｕｄｅｎｔ：Ｘｕ Ｌｉ
Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｚｈａｎｇ
Ｓｈｕｙｕａｎ
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ
时性、灵活性上都有很大的优势。在本文中选用外设丰富的嵌入式处理器来代
替传统的单片机系统和通用微机控制系统，并集成了数据采集模块与网络传输
模块，这样就解决了传统的测试系统体积过大，在工业现场测试易受干扰的问 题。同时由于远程技术的不断发展，对数控机床的监测引入嵌入式网络监测的
解决方案。在嵌入式操作系统软件平台上，加入ＴＣＰ／ＩＰ协议，系统自身就具有 局域网甚至互联网上网功能，这样就为远程监测和远程故障诊断及维护提供了 方便。嵌入式的数据采集硬件单元对数控机床上电机运行参数进行监测，并把 数据通过以太网传送到远程监测主机中，专业人员就可以远程对设备的运行进 行及时、准确监测，对其故障先兆做出判断和预测。
ｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ
ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ
Ｃａｌｌ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ
ｔｈｅ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ￥３Ｃ２４１０．Ｂｙ ｔｈｉｓ ｗａｙ，ｉｔ ｄａｔａ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈｅ
机加以显示，实现了测试系统的远程数据传输功能，因此研究了基于ＤＭ９０００
网卡驱动器的以太网技术，并在文中对通讯协议栈进行了设计。同时本文在对
数控系统运行精度测试方面，阐述了基于最小二乘法和神经网络的数据处理方 法，在基于嵌入式的测试系统中，实现了单脉冲检测、数控斜线、数控圆、数
西华大学硕士学位论文
西华大学硕１：学位论文
１．２数控机床远程控制的国内外发展状况
（１）目前对数控机床的精度的测试方法
随着数控机床的不断发展，数控机床的精度测试的问题显得越来越重要。 即如何正确评价一台数控机床，特别是其核心装置一数控装置，包括伺服电机 和伺服驱动（以下简称数控系统）的精度问题，这一问题已经引起人们的高度 重视。对数控系统生产厂家来说，其自身有一套专用检测设备来直接或间接证 明其数控系统的性能，但如果在装配联机调试之前能进行快速、准确地测知数 控系统的运行精度，把数控系统出现故障的可能性在联机调试之前就予以消除， 将大大提高数控机床的装配调试效率。
西华大学 硕士学位论文 基于嵌入式系统的远程测控技术研究 姓名：徐丽 申请学位级别：硕士 专业：机械电子工程 指导教师：张恕远 20080501
两华大学硕Ｌ学位ｉ龟文
基于嵌入式系统的远程测控技术研究
机械电子工程专业 研究生徐丽
指导教师张恕远
本论文在国家“八五”“九五”科研课题期间研制出的数控测试系统的基 础上，根据目前科学技术的发展现状和发展趋势，分析了前期测试系统的优缺
ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ
ｅｘｃｏｇｉｔａｔｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｉｇｈｔｈ Ｆｉｖｅ・ｙｅａｒ
ａｎｄ
ｔｈｅ Ｎｉｎｔｈ Ｆｉｖｅ－ｙｅａＬ
ａｎａｌｙｚｅｓ
ｔｈｅ
ａｄｖａｎｔａｇｅ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ
ａｃｔｕａｌｉｔｙ
ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ
缺点，实现了测试系统的小型化、集成化。 在测试系统的开发研究中，重点研究了数字采样接口和模拟采样接口、远 程通讯接口及通讯协议几个模块。在数字采集接口电路模块中采用了 ＬＳ７２６６Ｒ１计数芯片，集成了对数字信号鉴相、倍频等功能，取代了原有测试 系统采用的独立的鉴相、倍频和计数电路，使测试系统在高效、高速、集成度
关课题“数控系统运行状况综合测试技术及装置的研究开发”，实现了对数控系
统的插补、螺距补偿、间隙补偿、运行精度、单脉冲等测试。并在多家机床厂 家进行应用，具有较好的效果。 但由于受到当时技术发展的限制，该测试装置应用ＰＣ机作为测试单元，从 而使得测试装置的体积较大，在工业现场测试容易受到干扰，使得该测试装置 在使用上具有一定的局限性。与此同时，该测试装置在测量数控系统的电流、 电压的变化上也无能为力，因此该测试装置不能很好的反映数控系统工作的动 态性能。同时，该测试装置不具有远程监控功能，而在如今网络技术迅速发展 的时代，远程技术的应用越来越广泛，因此实现基于远程技术的测试装置尤为 重要。 基于上述测试装置存在的不足，在本论文中提出了基于嵌入式技术的远程 测控系统的研究。 近年来，嵌入式技术的不断发展，嵌入式系统对比传统的计算机系统在实
对测试装置的通用性的研究测试装置的商品化问题测试装置对数控系统的精度的测试夺单脉冲测试夺螺距误差补偿测试夺问隙补偿测试夺数控圆精度测试及数控斜线精度测试夺电机动态性能测试3数控机床远程测控系统的发展方向随着各种新技术新器件新理论的出现和网络技术的飞速发展实现多两华大学硕士学位论文种数据采集和传输的小型测试系统在今后的测控领域中尤为重要
ｃａｎ
ｃｉｒｃｕｉｔ
ａ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ＡＤＳ８３６４，ａ ＡＤ ｃｏｎｖｅａｉｎｇ ｃｈｉｐ．Ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ
ｔｅｓｔ
ｏｎ
ｎｏｔ ｔａｋｅ
ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｅｆｉｃＭ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｉｍｅｄ ａｔ ｔｈｉｓ
ａ
ａｎｄ
ｔｈｅ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｉｎ ｔｈｅ
ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｌｉｋｅ
ｍｏｎｏ－ｐｕｌｓｅ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｉａｇｏｎａｌ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｏｕｎｄｎｅｓｓ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ
ｃｏｎｔｒ０１ ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｐｌａｉｎ
Ｋｅｙ
Ｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｅｒｒｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ，
ｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ
ＩＶ
西华大学硕ｌ‘学位论文
声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西华大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示谢意。 本学位论文成果是本人在西华大学读书期间在导师指导下取得的，论文成 果归西华大学所有，特此声明。
ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇ ｔｈｅ
ｄａｔａ ｓａｍｐｌｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｓａｍｐｌｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ、ｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ａｎｄ ＴＣＰ／ＩＰ ｓｔａｃｋ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ＬＳ７２６６Ｒ１
ｈｕｇｅ ｖｏｌｕｍｅ，ｌｉａｂｌｅ ｔｏ ｂｅ ｄｉｓｔｕｒｂｅｄ ｅｔｃ，．，ｙｅｔ
ｔｅｓｔ
ｄｅｓｉｇｎ ｃａｎ
ｆｉｇｕｒｅ ｔｈｅｍ
ｏｕｔ
ａｎｄ
ｍａｋｅ ｔｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ ｐｉｎｔ・ｓｉｚｅｄ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ．
ｃｅｒｔｅｒ ｏｎ
Ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ
作者签名： 导师签名：
Ｄ扩年，月１０日
僻多月／０日
两华大学硕十学何论文
１概述 １．１本课题的研究背景
随着电子技术、计算机技术和网络技术的快速发展，数控机床等机电装置
在现代机械制造中得到了快速发展和广泛应用，为了提高加工质量和加工效率， 对数控机床等机电加工装置的精度检测和在线动态功能测试提出了较高的要 求。据此，西华大学数控技术研究所承担了国家“八五”、“九五”国家重点攻
ｒｅｓｅａｒｃｈ
０１１
ｃｕｒｖｅ
ａｎｄ
ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ＳＣｒｅＷ ｔｈｒｅａｄ，ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ ｔａｋｅｓ
ａ
ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｄｙｎａｍｉｃ
ａｎｄ ｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｏｆ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｔｒａｃｋ．Ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｉｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ＣＮＣ ｓｙｓｔｅｍ．
控任意平面曲线等精度测试软件的研究以及对数控系统的动静态性能的研究 及显示的研究，并同时将测试数据结果显示在远程计算机上，满足现代测试领 域中对远程测控技术的要求。并在本论文的最后，给出了测试系对ＣＮＣ系统 运行精度的分析结果。
关键词：嵌入式，数控系统，神经网络，误差分析，远程测控
ＩＩ
西华大学硕Ｉ：学位论文
ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ
ｄｅｓｉｇｎｓ ａ ｍｏｄｕｌｅ ｕｓｅｄ
ｎ
ｔｏ ｔｅｓｔ
ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｖｏｌｍｉｃ ｓｉｇｎａｌ ｏｆ
西华大学硕士学位论文
ｔｈｅ
ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ
ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｓ ｔｈｅ
ｔｅｓｔｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ
ｃｏｌｌｅｃｔ
ａｎｄ
ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ
ａｎｄ
ｉｔ ｍａｙ ｆｉｎｉｓｈ ｍｅｍｏｒｉｚｉｎｇ
ａｓ
ｄａｔａ
ａｔ
ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ．Ｉｎ ｔｈｅ ｐａｓｔ，ＰＣ ｗａｓ ａｌｗａｙｓ ｕｓｅｄ
ａｓ
ｔｈｅ
ｔｅｓｔ
ｐｌａｔｆｏｒｍ，
ｗｈｉｃｈ ｃａｕｓｅｄ ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈ ｔｈｉｓ
ＣＭＯＳ ｃｈｉｐ ｔｏ ｒｅｐｌａｃｅ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｐｈａｓｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆｆｓｅｔ ａｎｄ ｃｏｕｎｔｉｎｇ
ｃｉｒｃｕｉｔ，ｗｈｉｃｈ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ’ｓ ａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｒｅｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ， ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ．ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｓａｍｐｌｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
和可靠性等方面有了明显提高，提高了测试系统的抗干扰能力；模拟采集接口
电路模块选用了高速转换芯片ＡＤＳ８３６４，采集数控系统上电机的动态性能参 数如电压、电流等信号，通过Ａ／Ｄ转换，实现对数控系统动态性能的测试。 通过对数控系统运行精度和动态性能的数据的采集及数据处理，在本测试系统
中，还要实现将采集到的数据及数据处理结果等通过以太网络传输给远程计算
ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｄａｔａ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｄ
ｔｏ ｔｈｅ ｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅ
Ｅｎｔｈｅｍｅｔ．Ｏｎ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａ
ｄａｔａ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｉｔ
ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｔｈｅｍｅｔ ｂａｓｅｄ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ
ａｎｄ
ｔｅｎｄｅｎｃｙ
ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｍｅｌｉｏｒａｔｉｏｎ
ｐｒｏｊｅｃｔ ａｎｄ
ｄｅｖｅｌｏｐｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ
ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｅｍｂｅｄｄｅｄ－ｂａｓｅｄ ｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ． Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ
ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｔｅｓｔ
ｓｙｓｔｅｍ．Ｗｉｔｈ
ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｓｙｓｔｅｍ’Ｓ ｒｕｎｎｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｓａｍｐｌｉｎｇ
ａｎｄ
ｄｅａｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄａｔａ，ｉｎ ｔｈｉｓ ｔｅｓｉｎｇ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ
ｏｎ
ＤＭ９０００ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃａｒｄ ｄｒｉｖｅ ａｎｄ ｔｈｕｓ
ｐａｐｅｒ ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｄａｔａ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ｓｐｅｅｄｓ ｕｐ ｔｈｅ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｉｓ
ｍｅｔｈｏｄ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｕｐｏｎ ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ ｍｅｔｈｏｄ ｅｍｂｅｄｄｅｄ—ｂａｓｅｄ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ，ｉｔ ｔａｋｅｓ
点，提出了相应的改进方案，研究了基于嵌入式系统的远程测试技术。
本论文研究的基于嵌入式的远程测控系统采用了嵌入式微处理器 ￥３Ｃ２４１０，能够实现对数控系统运行精度和动态性能的在线实时测试，以及实 现数据采集和数据处理功能，同时并能够完成对所测试数据进行存储，解决了
以往由ＰＣ机作为测试平台而带来的测试系统体积过大，易受工业现场干扰等
Ｔｈｅ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ－ｂａｓｅｄ Ｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｔｅｓｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｔｕｄｅｎｔ：Ｘｕ Ｌｉ
Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｚｈａｎｇ
Ｓｈｕｙｕａｎ
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ
时性、灵活性上都有很大的优势。在本文中选用外设丰富的嵌入式处理器来代
替传统的单片机系统和通用微机控制系统，并集成了数据采集模块与网络传输
模块，这样就解决了传统的测试系统体积过大，在工业现场测试易受干扰的问 题。同时由于远程技术的不断发展，对数控机床的监测引入嵌入式网络监测的
解决方案。在嵌入式操作系统软件平台上，加入ＴＣＰ／ＩＰ协议，系统自身就具有 局域网甚至互联网上网功能，这样就为远程监测和远程故障诊断及维护提供了 方便。嵌入式的数据采集硬件单元对数控机床上电机运行参数进行监测，并把 数据通过以太网传送到远程监测主机中，专业人员就可以远程对设备的运行进 行及时、准确监测，对其故障先兆做出判断和预测。
ｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ
ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ
Ｃａｌｌ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ
ｔｈｅ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ￥３Ｃ２４１０．Ｂｙ ｔｈｉｓ ｗａｙ，ｉｔ ｄａｔａ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｔｈｅ
机加以显示，实现了测试系统的远程数据传输功能，因此研究了基于ＤＭ９０００
网卡驱动器的以太网技术，并在文中对通讯协议栈进行了设计。同时本文在对
数控系统运行精度测试方面，阐述了基于最小二乘法和神经网络的数据处理方 法，在基于嵌入式的测试系统中，实现了单脉冲检测、数控斜线、数控圆、数
西华大学硕士学位论文
西华大学硕１：学位论文
１．２数控机床远程控制的国内外发展状况
（１）目前对数控机床的精度的测试方法
随着数控机床的不断发展，数控机床的精度测试的问题显得越来越重要。 即如何正确评价一台数控机床，特别是其核心装置一数控装置，包括伺服电机 和伺服驱动（以下简称数控系统）的精度问题，这一问题已经引起人们的高度 重视。对数控系统生产厂家来说，其自身有一套专用检测设备来直接或间接证 明其数控系统的性能，但如果在装配联机调试之前能进行快速、准确地测知数 控系统的运行精度，把数控系统出现故障的可能性在联机调试之前就予以消除， 将大大提高数控机床的装配调试效率。
西华大学 硕士学位论文 基于嵌入式系统的远程测控技术研究 姓名：徐丽 申请学位级别：硕士 专业：机械电子工程 指导教师：张恕远 20080501
两华大学硕Ｌ学位ｉ龟文
基于嵌入式系统的远程测控技术研究
机械电子工程专业 研究生徐丽
指导教师张恕远
本论文在国家“八五”“九五”科研课题期间研制出的数控测试系统的基 础上，根据目前科学技术的发展现状和发展趋势，分析了前期测试系统的优缺
ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ
ｅｘｃｏｇｉｔａｔｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅｒｉｏｄｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｉｇｈｔｈ Ｆｉｖｅ・ｙｅａｒ
ａｎｄ
ｔｈｅ Ｎｉｎｔｈ Ｆｉｖｅ－ｙｅａＬ
ａｎａｌｙｚｅｓ
ｔｈｅ
ａｄｖａｎｔａｇｅ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ
ａｃｔｕａｌｉｔｙ
ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ
缺点，实现了测试系统的小型化、集成化。 在测试系统的开发研究中，重点研究了数字采样接口和模拟采样接口、远 程通讯接口及通讯协议几个模块。在数字采集接口电路模块中采用了 ＬＳ７２６６Ｒ１计数芯片，集成了对数字信号鉴相、倍频等功能，取代了原有测试 系统采用的独立的鉴相、倍频和计数电路，使测试系统在高效、高速、集成度
关课题“数控系统运行状况综合测试技术及装置的研究开发”，实现了对数控系
统的插补、螺距补偿、间隙补偿、运行精度、单脉冲等测试。并在多家机床厂 家进行应用，具有较好的效果。 但由于受到当时技术发展的限制，该测试装置应用ＰＣ机作为测试单元，从 而使得测试装置的体积较大，在工业现场测试容易受到干扰，使得该测试装置 在使用上具有一定的局限性。与此同时，该测试装置在测量数控系统的电流、 电压的变化上也无能为力，因此该测试装置不能很好的反映数控系统工作的动 态性能。同时，该测试装置不具有远程监控功能，而在如今网络技术迅速发展 的时代，远程技术的应用越来越广泛，因此实现基于远程技术的测试装置尤为 重要。 基于上述测试装置存在的不足，在本论文中提出了基于嵌入式技术的远程 测控系统的研究。 近年来，嵌入式技术的不断发展，嵌入式系统对比传统的计算机系统在实
对测试装置的通用性的研究测试装置的商品化问题测试装置对数控系统的精度的测试夺单脉冲测试夺螺距误差补偿测试夺问隙补偿测试夺数控圆精度测试及数控斜线精度测试夺电机动态性能测试3数控机床远程测控系统的发展方向随着各种新技术新器件新理论的出现和网络技术的飞速发展实现多两华大学硕士学位论文种数据采集和传输的小型测试系统在今后的测控领域中尤为重要
ｃａｎ
ｃｉｒｃｕｉｔ
ａ
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ＡＤＳ８３６４，ａ ＡＤ ｃｏｎｖｅａｉｎｇ ｃｈｉｐ．Ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｔｅｓｔ ｓｙｓｔｅｍ
ｔｅｓｔ
ｏｎ
ｎｏｔ ｔａｋｅ
ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｍｅｆｉｃＭ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｉｍｅｄ ａｔ ｔｈｉｓ
ａ
ａｎｄ
ｔｈｅ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｉｎ ｔｈｅ
ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｏｎ
ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｌｉｋｅ
ｍｏｎｏ－ｐｕｌｓｅ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｄｉａｇｏｎａｌ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｏｕｎｄｎｅｓｓ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ
ｃｏｎｔｒ０１ ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｐｌａｉｎ
Ｋｅｙ
Ｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ，ｅｒｒｏｒ ａｎａｌｙｓｉｓ，
ｌｏｎｇ－ｄｉｓｔａｎｃｅ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ
ＩＶ
西华大学硕ｌ‘学位论文
声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西华大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示谢意。 本学位论文成果是本人在西华大学读书期间在导师指导下取得的，论文成 果归西华大学所有，特此声明。
ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇ ｔｈｅ
ｄａｔａ ｓａｍｐｌｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｓａｍｐｌｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｃｉｒｃｕｉｔ、ｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ａｎｄ ＴＣＰ／ＩＰ ｓｔａｃｋ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ＬＳ７２６６Ｒ１
ｈｕｇｅ ｖｏｌｕｍｅ，ｌｉａｂｌｅ ｔｏ ｂｅ ｄｉｓｔｕｒｂｅｄ ｅｔｃ，．，ｙｅｔ
ｔｅｓｔ
ｄｅｓｉｇｎ ｃａｎ
ｆｉｇｕｒｅ ｔｈｅｍ
ｏｕｔ
ａｎｄ
ｍａｋｅ ｔｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ ｐｉｎｔ・ｓｉｚｅｄ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ．
ｃｅｒｔｅｒ ｏｎ
Ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ
作者签名： 导师签名：
Ｄ扩年，月１０日
僻多月／０日
两华大学硕十学何论文
１概述 １．１本课题的研究背景
随着电子技术、计算机技术和网络技术的快速发展，数控机床等机电装置
在现代机械制造中得到了快速发展和广泛应用，为了提高加工质量和加工效率， 对数控机床等机电加工装置的精度检测和在线动态功能测试提出了较高的要 求。据此，西华大学数控技术研究所承担了国家“八五”、“九五”国家重点攻
ｒｅｓｅａｒｃｈ
０１１
ｃｕｒｖｅ
ａｎｄ
ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ＳＣｒｅＷ ｔｈｒｅａｄ，ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ ｔａｋｅｓ
ａ
ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｄｙｎａｍｉｃ
ａｎｄ ｓｔａｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｏｆ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｔｒａｃｋ．Ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｉｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ＣＮＣ ｓｙｓｔｅｍ．
控任意平面曲线等精度测试软件的研究以及对数控系统的动静态性能的研究 及显示的研究，并同时将测试数据结果显示在远程计算机上，满足现代测试领 域中对远程测控技术的要求。并在本论文的最后，给出了测试系对ＣＮＣ系统 运行精度的分析结果。
关键词：嵌入式，数控系统，神经网络，误差分析，远程测控
ＩＩ
西华大学硕Ｉ：学位论文
ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ
ｄｅｓｉｇｎｓ ａ ｍｏｄｕｌｅ ｕｓｅｄ
ｎ
ｔｏ ｔｅｓｔ
ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｖｏｌｍｉｃ ｓｉｇｎａｌ ｏｆ
西华大学硕士学位论文
ｔｈｅ
ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ
ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｓ ｔｈｅ
ｔｅｓｔｉｎｇ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ