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基于Windows的实时扩展 RTX 应用于CNC的数控系统 点击：2517 | 回复：21



rtxfrank

    
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发表于：2010-09-10 14:44:42
楼主

基于Windows的实时扩展 RTX 应用于CNC的数控系统

1.1 开放式数控系统

基于PC机的数控系统(CNC)分为以下几种类型:
. PC机嵌入NC型, 属于初步开放的数控系统
. NC嵌入PC型, 在上位机层面上实现了开放性
. 全软件型, 这是一种完全采用工控机而不需要定制运动控制板卡的数控系统，它把运动控制器以应用软件的形式实现，这是一种最新开放体系结构的数控系统，能够提供给用户很高的灵活性，已经成为新一代CNC的主流。

1.2 Windows 与实时控制

Windows 操作系统应用广泛, 使用 Windows 进行实时控制时有以下几点不足, 如线程优先级太少, 不透明、不确定的线程调度机制, 定时器分辨率比较低以及中断延迟比较大等。

1.3 RTX 特点

RTX是基于Windows操作系统而专门设计的实时性扩展系统，在广泛的应用中证明其具有高可靠性，可控性和可预测性特点。

图1 RTX 系统架构

1.3.1 高可靠性:

RTX构架是一个真正的扩展，因为其不是对Windows的封装，也不影响和修改Windows底层构架。由于这种分离性，RTX实时系统确保了基于RTX的应用不会因为Windows的死机或者蓝屏而受到影响

1.3.2 实时性能

. RTX 提供了三个时钟, 可以精确到 1 微秒
. RTX定时器间隔支持100, 200, 500和1000 微秒
. 30KHz 持续中断触发频率, 第一个中断响应的延迟平均小于1微秒
. RTX 确保线程切换的时间在 500 纳秒至 2 微秒之间
. RTX 提供高性能的 TCP/UDP/IP 网络协议栈

1.3.3 开发环境
RTX SDK 是世界上唯一 一款与 MicroSoft Visual Studio 无缝集成的开发环境。

1.4 RTX SMP 优点

基于 x86 架构的多核处理器的 RTX SMP 有以下优点:

. 提升性能 – 使用多核处理

. 良好的扩展性 – 基于 RTX SMP 的应用程序与处理器数目无关。增减 RTX 处理器数目不需要重写代码
. 高可靠性 - 关键任务运行在多个处理器上
. 线程/进程与处理器绑定
. IRQ/ISR/IST与处理器绑定
. 提供精确的线程时序 API

1.5 RTX 实时以太网

RTX2009结合普通网卡即可实现实时以太网。 RTX 实时以太网可以代替如 Profinet, SERCOSIII, EtherCAT, Powerlink, Ethernet/IP 等工业实时以太网。

1.6 传统的CNC 控制系统

传统的 CNC 控制系统一般是基于上下位机的架构。上位机运行人机界面,下位机进行实时控制, 运动控制则通过基于 FPGA/DSP的运动控制板卡实现。

图 2 传统的CNC 控制系统

1.7 基于SMP & RTE的CNC控制系统

基于SMP & RTE的CNC控制系统可以全软件型控制。基于 x86 架构的多核处理器, 人机界面运行在其中一个处理器核上, RTX 应用比如 PLC,运动控制和实时以太网运行在其它处理器核上, 对外的控制接口则通过普通的以太网卡实现。

图3 基于SMP & RTE的CNC控制系统

1.8 RTX 在数控机床的成功应用

意大利 ISAC 公司主要业务: 数控机床, PAC, PLC, 众多的软硬件维护和升级耗时、成本昂贵, 同时也无法为工业自动化提供标准、灵活的解决方案

解决方案: Windows PC + RTX。

该解决方案的优点:

. 标准 PC 降低了硬件成本和维护、升级成本
. 原来的 C 代码可以移植到 Windows 平台
. RTX 提高了系统确定性和实时性
. 使用 MS Visual Studio 开发降低 30% 的开发成本


更多信息可以联系北京石竹科技有限公司 http://www.vme.cn

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波恩

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发表于：2010-09-11 09:13:04
1楼

1.5 RTX 实时以太网

RTX2009结合普通网卡即可实现实时以太网。 RTX 实时以太网可以代替如 Profinet, SERCOSIII, EtherCAT, Powerlink, Ethernet/IP 等工业实时以太网。

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有没有更详细的介绍？

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只要我想

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发表于：2010-09-15 11:00:32
2楼

采用了实时以太网，能和谁家的驱动器，I/O模块搭配呢？

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rtxfrank

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发表于：2010-09-17 15:55:23
3楼
回复内容：
对：波恩 关于

1.5 RTX 实时以太网

RTX2009结合普通网卡即可实现实时以太网。 RTX 实时以太网可以代替如 Profinet, SERCOSIII, EtherCAT, Powerlink, Ethernet/IP 等工业实时以太网。

==============================================================================================

有没有更详细的介绍？

内容的回复：
这话说大了, RTX 提供实时 TCP/IP 协议栈, 但其实时性达不到工业以太网的水平, 不能取代工业以太网。
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rtxfrank

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发表于：2010-09-17 16:08:09
4楼
回复内容：
对：只要我想 关于

采用了实时以太网，能和谁家的驱动器，I/O模块搭配呢？

内容的回复：
RTX 的合作伙伴陆续开发了一些工业实时以太网驱动器和 I/O 模块驱动, 如 Hilscher GmbH 家 CIFX 系列产品(支持 RTX 8.1  RTX2009), Woodhead 的 Profibus 设备(只支持 RTX8.0 及之前的版本)。
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波恩

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发表于：2010-09-17 17:24:03
5楼

楼主很实在！     

另，楼主可知国内有谁在用RTX做数控系统？ 有已经推出的产品吗？ 

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rtxfrank

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发表于：2010-09-18 12:14:32
6楼
回复内容：
对：波恩 关于

楼主很实在！     

另，楼主可知国内有谁在用RTX做数控系统？ 有已经推出的产品吗？ 

内容的回复：
推出产品不是很清楚, 国内的华中数控、北京精雕在用。
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波恩

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发表于：2010-09-18 17:57:19
7楼
华中一向玩的的比较洋！
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打酱油

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发表于：2010-09-19 08:50:07
8楼
这个命题如同于“基于轧制工艺的钢材应用于汽车上”
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lxd445062801

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发表于：2010-11-07 20:28:46
9楼

关于RTX 普通网卡通信问题。当 一方是win32 程序， 另一方是rtss程序时，收发数正常，但是当把win32程序也换为rtss程序（相应的网卡也转换为RTX下设备）通信失败，为什么？谢谢楼主

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rtxfrank

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发表于：2010-11-17 14:41:44
10楼
回复内容：
对：lxd445062801 关于

关于RTX 普通网卡通信问题。当 一方是win32 程序， 另一方是rtss程序时，收发数正常，但是当把win32程序也换为rtss程序（相应的网卡也转换为RTX下设备）通信失败，为什么？谢谢楼主

 

 

内容的回复：
是否可以把问题描述的详细一些？比如使用用的 RTX 版本, 网卡型号和使用的通信程序代码等信息, 我们看是否可以恢复现场。如果是 RTX 自身的问题, 我们会把反馈给厂家。 我的邮箱 frank@bjcarnation.com.cn
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wujp

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发表于：2010-12-03 21:19:00
11楼

美国landis磨床就有用RTX+Sercos伺服，这样的配置。

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波恩

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12楼
澳大利亚有个做磨床的ANCA，用的是InTime+EtherCAT伺服（SoE）
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stone87439312

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发表于：2010-12-05 12:13:56
13楼

我们搞的东西太广泛了，有的只是一两个研究生搞搞，毕业就扔了，

好多项目可惜了。。。

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波恩

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发表于：2010-12-05 21:56:38
14楼

做技术，不同于做产品，技术做了，不能传承，不能积累，等于没做。

产品对外是功能需求的集成，对内是技术方法的集成。

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sigwell

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发表于：2011-09-08 13:53:00
15楼

INtime基本功能和RTX一样，但体系结构和RTX不同，不像RTX的应用全部在Ring 0级，不稳定。INtime的应用在Ring 3级。

可联系sigwell@126.com

或：http://www.sr-business.com/intime

 

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波恩

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16楼

能否普及一下什么是“Ring 0级”，什么是“Ring 3级”？ 与RTX和InTime的实时应用的稳定有何内在关系？

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：

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17楼
回复内容：
对：波恩关于 能否普及一下什么是“Ring 0级”，什么是“Ring 3级”？ 与RTX和InTime的实时应用的稳定有何内在关系？ 内容的回复：

Ring0 1 2 3，具体都干什么忘记了，反正数字越小，越底层越内核。Ring0跑的东西，windows认为是可靠的，像驱动程序一样，不做任何限制。Ring3是纯应用程序了，能做的事情有限，当然windows对其保护也完善。所以，Ring0的东西，要是写的有问题，系统直接完蛋，比如蓝屏甚至更糟。Ring3的东西，有点问题，windows能给你看住，比如内存越界什么，这类问题用指针的时候经常出现。

好像如此，好久不搞windows驱动了，呵呵。

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波恩

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18楼
谢谢楼上！            
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TellTruth

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19楼
Ring0是内核层，Ring3是应用层，Intel X86 设置了四个级别是保护CPU及硬件。但Windows只用了其中的Ring0和Ring3
Windows驱动程序及内核运行在Ring0级。Ring3是应用程序运行的级别。Ring0级内存是不分页的，可以访问整个内存空间。Ring3级程序只能访问Windows系统分配给它的内部的内存。对于其分配的进程外的内存是不能直接访问的。虽然每个进程(Ring3级运行的程序)有4G的内存空间，实质上系统默认分配给它的内存是非常有限的。
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2012AA2012

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20楼
能否介绍下 RTX,InTime还有VxWin的区别呀..
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