陕西省自然科学研究计划项目申请书.doc

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编号

陕西省自然科学研究计划项目

申请书

项目名称：

基于ARM数控平台的开发

承担单位：

西安交通大学工程训练中心

申请者：

王孙安

详细地址：

西安交通大学机械工程学院机械电子工程系

联系电话：

（029-8266）

陕西省科学技术委员会

填报说明

一、申请项目必须符合《陕西省自然科学研究项目指南》确

定的资助范围。

申请书各项内容要实事求是，逐步认真填写。

表

达要明确、严谨，字迹要清楚易辨。

外来语同时用原文和中文表

达。

二、申请书为十六开本，于左侧装订成册。

各栏空格不够

时，请自行加页。

一式八份，报陕西省科委综合计划处。

封面上

的“编号”由省科委填写。

三、本申请书格式只适用于国内研究项目。

简表填写说明

简表的内容务必采用国家公布的标准简化字，并严格按照规定填写，凡选择

性栏目，请在提示字符A、B、C……上打“√”，其余栏目填写说明如下：

项目名称——要确切反映申请资助期内的研究的内容，字最多不超过25个

汉字。

所属学科——只填写项目所属二级学科，如系交叉学科，可将有关学科按主

次同时列出。

所属学科组——根据申请项目所属学科，在相应学科组名称左上方打“√”。

起止年月——申请资助年限一般在三年以内，起始年月从提出申请的次年一

月算起。

申请者——如系两人以上联合申请的项目，只填写第一申请者的情况；其他

申请者可在表三“在本项目中的分工”栏注明。

申请金额——用阿拉伯字填写，小数点后取两位，第三位数四舍五入。

专业技术职务（职称）——实行专业技术职务聘任制的单位填写专业技术职

务（包括待聘职务），未实行专业技术职务聘任制的单位填写技术职称。

专业——指所学专业或长期从事研究的专业。

所在单位名称——须按单位公章填写全称。

隶属关系——指申请者所在单位隶属的有关部门或地（市）。

合作单位数——指研究项目组成员所在单位数，包括主持单位。

研究项目主要内容和意义摘要与预期研究成果摘要——表达要通俗、精炼，

总字数分别不得超过120个和80个汉字，包括标点符号（占一格）。

无法用汉字表

述的外文用印刷体书写，数字用阿拉伯字，每格2个字符。

简表

表一

研究项目

名称

基于ARM数控平台的开发

来源

A上极下达

B自选C其它

性质

A基础研究

B应用研究

所属

学科

机械电子

所属

学科组

A数理组B化学组C生物组D地球组E材料与工程组

F信息组G管理科学组

起止年月

2004年2月20日—2006年2月19日

申请金额

3.0万元

申请者

姓名

王孙安

性别

A男

B女

出生

年月

1957年9月

民族

汉

专业技术职务（职称）

教授

学位

A博士B硕士C学士

专业

机械电子

所在单位

名称

西安交通大学工程训练中心

性质

A高等院校B研究单位C其它

所在地

陕西省西安市碑林区咸宁西路

28号

隶属

关系

教育部

项目组

总人数

高级

中级

初级

博士后

博士生

硕士生

辅助人员

合作单位数

0

研

究

项

目摘

主要

要一

内二

容O

和字

意

义

本研究基于ARM920T和RT-Linux的技术，构建嵌入式数控平台解决方案。

采用ARM加自主开发的多轴运动控制器组成的开放式数控硬件平台。

以解决CNC机床或制造系统作为独立运行或局部自动化信息孤岛，以及基于PC的开放式数控不可能实现真正的开发性的要求，而且也存在硬件底层和操作系统“黑匣子”问题以及软硬件知识产权方面的争议，给二次开发带来很大难度等问题。

该系统的设计不仅要求实现数控系统网络化，开放化，高实时性；而且强调软硬件自由开放并且具有自主知识产权的数控平台。

预

期摘

研要

究八

成十

果字

设计开发出具有网络功能和二次开发能力的具有自主知识产权的硬件主控平台以及具有自主知识产权的Linux实时操作系统；给出可供用户二次开发的应用程序接口；一块已实现异地传输和网络加工功能的数控平台装置；高水平的研究论文4至5篇。

1

申请项目经费预算表

表二

申请资助总金额

（万元）

其中

2004年

2005年

年

2.0

1.0

其它经费来源

金额（万元）

预算支出科目（按1.仪器设备费

2.实验材料费3.科研业务费

4.实验室改装费5.协作费

6.管理费的顺序填列）

金额

（万元）

计算根据及理由

1．仪器设备费

1.19

嵌入式cpuARM

0.01

硬件主控平台的各种部件

ARM开发机

0.98

用于开发嵌入式系统的应用程序

印刷电路板及电气元件

0.2

2．实验材料费

0.2

3．科研业务费

1.46

调研费

0.3

差旅费及参加学术会议费等

论文发表费

1.0

国际著名杂志，会议两篇（USA$400/篇），国内杂志2－3篇

资料费

0.16

检索，复印材料费等

2

预算支出科目

金额

（万元）

计算根据及理由

4．实验室改装费

0

5．协作费

0

6．管理费

0.15

总费用的5%

填表说明：

1.仪器设备费：

指资助项目专用仪器设备的购置费和运杂、包装、安装费，自制仪

器设备的材料、配件和外协的加工费。

大型仪器设备应充分利用本单位、本地区现

有条件。

交通运输设备、声像录入设备、复制订印设备等一般不得列入，如特殊需

要应说明理由，经批准后才可购买。

仪器设备单台、件在五千元以上的须逐项填写

名称、规格、型号、单位、数量。

2.实验材料费：

指科研用消耗性材料、试剂、药品等购置费，标本、样品采集加工

和运杂、包装费。

3.科研业务费：

包括动力设备和燃料所需的动力、燃料费。

实验用动、植物购

置和种植、养殖费，计算、测试、分析费（使用本单位设备应不收或只收消

耗费）。

本项目必须的学术会议费、业务费、报告、论文印刷费，科考调研

费以及野外考察临时用工务费。

不包括国际合作、交流费用。

4.实验室改装费：

指根据资助项目研究工作需要，改善实验室条件所进行的简

单装修。

不得将土建，房屋维修，实验室扩建等费用列入。

5.协作费：

指根据协议书应支付给外单位的协作费。

没有签定协议书的不得支

付。

6.管理费：

不超过资助金额的5%，每项最高额不得超过二千元，分年度支出，

由单位统一掌握。

7.资助项目批准前已发生的支出，不得列入。

3

研究项目组成员登记表

表三

姓名

性别

年龄

专业技术职务

（职称）

专业

工作单位

在本项目中的分工

每年用于本项目工作的月份

签章

4

一、本研究项目的科学依据和意义（包括科学意义和应用前景，国内外研究概况、水

平和发展趋势，学术思想，立论根据，特点和创新之处，主要参考文献目录和出处）。

现代制造业正朝着全球化、敏捷化、网络化和虚拟化方向发展，制造装备网络化是基于Web制造的硬件基础。

一方面，Internet/Intranet技术的发展与应用，使得企业内部的信息资源，可以通过Internet实现重构和集成与应用的互操作，为企业间信息资源的异地共享、互操作、跨平台访问提供了实现的可能性；另一方面，现有数控系统由于生产年代和生产厂家不一，存在多种档次和型号，其通信接口和协议也存在差异，给数控系统的集成造成了一定困难。

目前，制造业实施集成制造技术遇到的最大难题之一，就是数控设备作为独立运行或局部自动化信息孤岛，不能与企业网络直接连接集成到企业信息系统中，从而造成企业计划层和制造层间脱钩，管理协调严重滞后，无法对市场变化做出快速响应。

因此，如何有效，经济地实现数控设备的网络化，进而解决传统CNC机床或制造系统信息孤岛问题，有着十分重大的意义。

当前，国内外在数控机床通信的理论和技术研究方面投入了大量的人力物力。

传统的数控系统都只带有普通的通信接口如RS232C、RS422和RS485等，仅具有OSI物理层的功能，无法全面可靠地支持计算机集成制造系统底层的联网运行。

现阶段最为普遍的数控机床与网络介质连接方式是一台工控型PC机与单台NC机床相连，利用PC的软硬件资源构成所谓的开放式数控系统平台，由于采用了标准PC的硬件及标准的操作系统,其本身就具有直接组网能力,它给网络制造系统提供了一个很好的平台，但基于PC的数控系统大多数应用方案就是PC加运动控制卡的形式，PC作为数据传输和图形显示，多轴运动控制卡完成加工轨迹生成和控制功能。

这种的应用模式，系统的实时性比较容易保证，但我们可以看出PC的作用单一，资源浪费严重。

为了充分利用PC的资源，采用全软件型数控系统，CNC的全部功能处理工作如编译、解释、插补和PLC的功能都由PC的软件模块来完成，这种系统硬件成本较低，编程处理相当灵活，软件通用性强，但在通用PC上实时处理比较困难，系统的可靠性不能保证，而且难以运用现有的CNC资源。

国内外以上方面主要集中在基于实时多任务操作系统。

以PC机或PC104为硬件基础。

利用可定制硬件的PC104，简化了系统的硬件，降低系统的成本，但是产品升级、服务、更换部件以及增加新特性，都得依赖PC104的生成厂商，难以把专门的技术，工艺经验集成到控制系统，形成自己的产品特色，不利于主机产品的竞争力。

开放式数控系统一个重要指标就是实时性，目前数控系统的操作系统平台，除了专用的操作系统外，通用的操作系统觉大多数使用的都是DOS或Windows。

DOS本质上是一种单任务的操作系统，DOS的多任务只能通过中断技术来实现，因此数控系统各软件功能模块一般不能同时执行，若要同时执行，需自行解决模块之间的调度问题，而且DOS的接口功能简单，造成软件的低水平重复开发，代码服用率低。

在DOS开发应用程序，人机界面的设计和开发占用了大量的时间，DOS程序的调试难度随软件的复杂程度指数增长，另外DOS的网络支持能力非常差，无法适应日益增长的数控系统的联网要求。

与现有DOS相比，基于Windows的数控系统，人机界面良好，开发环境众多，内置的网络功能和对动态连接库的支持使CNC系统的开发周期更短，然而Windows平台的不稳定性和非实时性使其无法很好的用于工业控制。

当然专用的操作系统就实时性和稳定性来说，是现在数控系统首选的操作系统，但这些专用的操作对我们来说，还是摆脱不了操作系统的黑匣子问题，软件的开发难道大，成本较高。

我国发展数控系统起步比较早，但大多数为简易数控，已不能适应市场的要求。

引进、消化、吸收