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基于PC的开放式数控系统

   日期:2018-06-28     来源:中国数控机床网    作者:中国雕刻机品牌网    浏览:356    评论:0    

  术、完全开放的数控系统,阐述了此种数控系统的软硬件结构以及实现的方法。

  近50年来,数控系统经历了两个阶段6代的发展m.在发展到微处理器时代后,随着计算技术、信息技术、网络技术的飞速发展,封闭、专用系统越来越暴露出其固有的问题。不同的操作系统、编程语言、人机界面、通讯接口等,给数控系统的设计者和集成者试图在较短的时间内,采用快速的方法,依据集成环境设计新的系统,或者将现有的系统集成到不同的环境中造成了极大的困难。为此,人们提出了标准化,即开放式的设计问题,以利于并行合作和快速的集成;其中影响较大的研究计划有日本的OSEC、欧洲的OSACA、美国的OMAC.近几年,国外部分数控系统的设计已开始在一定范围内实现其开放性,如德国Indramat公司的MTC200系统,美国VickersElectronicSystem公司的Acramatic 2100系统。目前国内的研究主要集中在基于软件芯片的开放式数控系统、基于Windows 95/NT下的开放式数控系碑和基于SERCOS现场总线技术的开放式数控系统m. 1数控系统的开放性研究开放式数控系统的主要目的是建立一个模块化、可重构、可扩充的系统平台,提高控制系统的互连性,增强数控系统的柔性和集成性。数控系统的开放性大致可分为3种方式,如所示。

  1.1开放人机接口这种方式使得系统内部、系统与外部设备之间、系统与通讯网络之间,本系统与其他系统之间实现互通,并且可以在保持原有数控基础上充分发挥各厂家专用芯片的特殊功效但是人机接口的开放只是为用户提供了按自己需求灵活定制操作界面的途径。

  1.2开放控制内核层接口这种方式能够根据具体应用情况确定系统部件的组成,并可按接口协议集成自己的控制软件模块。

  它能够充分发挥PC机的作用,利用它完成一些实时性不强或非周期性的任务,而强实时性的控制任务可由NC或PLC来完成。

  1.3控制内核层全开放这种方式是一种彻底的开放方案。它实际上是一种DNC结构,即用光缆将数字伺服与基于PC机的NC装置相连,组成一个可靠性高。实时性强、完整的CNC系统;它允许用户按照开放结构的标准和规范自行开发特殊应用领域中的软件模块和硬件模块,或者按需配置系统功能而不依赖于任何一个系统生产商和开发商。

  2一种基于PC的开放式数控系统硬件结构作为一个真正完全开放的、高档的数控系统,它在硬件结构上应尽可能地简化,系统功能尽可能地通过软件来实现。作者开发的开放式数控系统的硬件结构如所示总线接口和数据交换协议,是目前用于数字伺服和传动数据通信的唯一国际标准m.SERCOS采用光缆连接,构成一个封闭的环路,根据伺服系统和PLC的不同地址,利用插在计算机中的SOFTSERCANS卡实现计算机与数字伺服系统之间的实时数据通信。实时数据通信主要完成PC与伺服之间命令值和实际值的数据交换,在本系统中数据交换在2ms内完成。

  2.2软件结构由于系统硬件的简化,整个开发过程主要是软件的设计,软件的开发和运行环境WindowsNT 2.2.1实时性控制高精度、高速度的数控系统对于实时性要求很高,一般都在1ms以下。但是在Windows95/NT平台下,若要达到这么高的定时精度,很难通过多线程编程来满足高档数控系统的实时性,因此在本系统中选用了NT子系统它有自己的运行环境和应用编程接口;它的线程管理具有最高优先级,不需要响应消息就可独立实现系统的实时性控制。在本系统中利用RTX4.2开发应用程序来实现循环数据和部分非循环数据的实时传输。

  2.2.2PC与伺服的数据交换PC与伺服之间的数据交换是借助SOFTSERCANS卡来实现的。在软件中分4步进行,在每一步完成后均有状态返回以决定下一步是否进行:检查光缆环是否封闭;确认光缆环中的伺服驱动器,并将相应的地址写人系统参数中;读/写伺服驱动器中的系统参数,并确认驱动器的状态;数据交换,将命令值从命令值通道送人到伺服系统中,同时将实际值从实际值通道中送人PC中。

  2.2.3软PLC的开发软PLC是基于PC开放式数控系统采用软件实现控制的关键技术。由于机床逻辑与机床的运动相关,并且控制信号多数是开关量,在软件设计中采用命令方式处理;如在NC程序中有M08指令或操作者开启冷却开关,则软件调用相应的子程序来处理,从而实现硬PLC的功能。

  3结束语本系统已经完成了整体设计的初步。由于SERCOS有3万多个参数,在SERCOS参数设置方面现在的系统大多数都是使用默认值,这对于开发高速、高精度的开放式数控系统还存在着很大差距,深人分析各个SERCOS参数的功能将是下一步的研究重点。

(完)

 
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