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嵌入式数控系统体系结构研究

更新日期:2007-08-19  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理


  进给轴接口是数控系统和进给伺服系统的桥梁。就现阶段经常使用的伺服控制系统而言,进给控制接口一般有串行式接口、脉冲式接口、模拟式接口等等。
  主轴控制接口连接数控系统与主轴驱动单元,它包含两个部分:主轴速度控制输出和主轴编码器输入。
  在数控系统内集成的PLC属于内置式,它有设计灵活、结构紧凑、针对性强等特点,主要完成主轴转速的S代码、刀具功能的T代码以及控制主轴正反转与启停、主轴换档、冷却液开关、卡盘松紧等M代码。
  传感接口用来检测机床位置信息,实现各种控制算法的计算输入。
  现代制造工程的发展要求数控系统间应该能够通过网络互连,传递命令和数据信息,并行完成数控任务。因此加入以太网模块,以便在需要时实现数控系统的联网。
  上述各功能模块通过标准总线连接,实行统一的总线接口规范。该体系结构中有些功能模块不是每一个嵌入式数控系统都必须的,可根据具体要求裁减。

嵌入式数控系统软件体系结构
  嵌入式数控系统软件体系结构如图2所示: 字串8

 


图2 嵌入式数控系统软件体系结构

 

  嵌入式数控系统软件体系结构分为系统平台和应用软件两大部分。上层应用软件分数控应用程序接口(NCAPI)和操作界面组件两个层次,以分别实现对机床厂和用户这两个层次的开放。
  底层模块除了PLC之外的部分是不对外开放的,非系统开发者可以通过NCAPI使用底层的功能。底层模块完成插补任务(粗插补,微直线段精插补,单段, 跳段, 并行程序段处理);PLC任务(报警处理,MST处理,急停和复位处理,虚拟轴驱动程序,刀具寿命管理,突发事件处理);位置控制任务(齿隙补偿, 螺距补偿,极限位置控制,位置输出);伺服任务(控制伺服输出、输入)以及公用数据区管理(系统中所有资源的控制信息管理)。因此必须具有多任务的处理能力,即;任务建立;撤消;调度;唤醒;阻塞;挂起;激活;延时的处理能力;创建信号量;释放信号量;取信号量值的能力。
  上层软件负责零件程序的编辑、解释,参数的设置,PLC的状态显示,MDI及故障显示、加工轨迹、加工程序行的显示等,通过共享内存、FIFO和中断与底层模块进数据交换。上层软件模块包括:解释器模块,MDI运行模块,程序编辑模块,自动加工模块,参数编辑模块,PLC显示模块,故障诊断模块等等。

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