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0   概述
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù), 是制造業(yè)實現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)。新一代數(shù)控系統(tǒng)正朝著以個人計算機(jī)為基礎(chǔ), 向著開放化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。基于 PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)可以充分利用計算機(jī)的軟硬件資源和適于 PC機(jī)的各種先進(jìn)技術(shù), 已成為數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢。開放式數(shù)控系統(tǒng)有以下三種類型:
a)   PC機(jī)嵌入 NC型:在傳統(tǒng)的專用 NC中簡單地嵌入 PC技術(shù), NC可以共享一些計算機(jī)的軟硬件資源, 而計算機(jī)只參加輔助編程、分析、監(jiān)控、生產(chǎn)管理和工藝編制等工作;
b)   NC嵌入 PC型:這是完全采用 PC機(jī)為硬件平臺的數(shù)控系統(tǒng), 運動控制 (包括軸控制和機(jī)床邏輯控制 )功能由配有專用控制芯片的獨立的運動控制器完成, 通常以PC插件 (符合 ISA或 PCI總線標(biāo)準(zhǔn) )形式的硬件或通過網(wǎng)絡(luò)連接的嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn);
c)   全軟件型:這是完全采用 PC機(jī)軟件控制的一種數(shù)控系統(tǒng), 它把運動控制器以應(yīng)用軟件的形式實現(xiàn)。
目前最常用的 Windows桌面操作系統(tǒng)是多線程、搶線多任務(wù)的 32位操作系統(tǒng), 實時性比較差。而實時控制又是數(shù)控系統(tǒng)的關(guān)鍵所在, 它決定了數(shù)控機(jī)床的加工速度和加工精度。因此有些數(shù)控系統(tǒng)采用原始的 DOS操作系統(tǒng)作為軟件平臺, 可以滿足一般的實時性要求。但是, 運行在實模式下的 16位單任務(wù)的 DOS操作系統(tǒng)沒有發(fā)揮出32位 PC機(jī)的優(yōu)勢, 而且應(yīng)用程序受 640k內(nèi)存限制, 可直接對硬件操作, 系統(tǒng)可靠性難以保證。本文介紹一種基于WindowsCE操作系統(tǒng)平臺的數(shù)控雕銑機(jī)控制系統(tǒng), 利用WindowsCE強(qiáng)大的圖形界面功能、多線程機(jī)制和多媒體定時器來解決數(shù)控軟件的實時多任務(wù)處理能力, 其良好的軟硬件兼容能力, 能夠?qū)崿F(xiàn)建立在標(biāo)準(zhǔn)總線基礎(chǔ)上的模塊化開放式數(shù)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用 NC嵌入 PC型結(jié)構(gòu)由PC+PMAC構(gòu)成開放式半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。運動控制器應(yīng)用 DSP的高速計算能力, 實現(xiàn)系統(tǒng)的高性能、高速度和高精度。系統(tǒng)以極高的響應(yīng)和處理速度完成對電機(jī)的精確控制, 實現(xiàn)空間直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。系統(tǒng)以簡潔實用的操作完成對復(fù)雜圖形的精確雕刻。

1   數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計
本系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖 1所示。伺服驅(qū)動系統(tǒng)采用全數(shù)字交流伺服電機(jī)驅(qū)動絲杠螺母機(jī)構(gòu)運動, 三軸聯(lián)動。主軸電機(jī)和伺服驅(qū)動電機(jī)采用 PWM變頻調(diào)速技術(shù), 使交流電機(jī)的調(diào)速性能有很大的改善。以奔騰處理器為管理平臺;工作運動以 DSP為控制核心。工控機(jī)采用 PCl04/PⅢ 800型嵌入式控機(jī), 主板上配有 104總線接口。運動控制卡采用美國 DeltaTau公司的 PMAC2/PC104型控制卡, 可以直接和 104 總線接口的工控機(jī)相連。 PMAC是基于DSP和專用門陣列芯片, 遵循了開放式體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的可編程多軸運動控制器, 主要提供了機(jī)床性能機(jī)器人特性、計時檢測及通用自動化的性能, 可實現(xiàn)運動控制、邏輯控制、資源管理及主機(jī)的交互工作。 PMAC的核心是 MO-
TOROLA的 DSP56001/56002 數(shù)字信號處理器, 可同時控制 1 ～ 8個軸, 既可單獨執(zhí)行存儲于其內(nèi)部的程序, 也可執(zhí)行運動程序和 PLC程序, 并進(jìn)行伺服環(huán)更新及以串口、總線兩種方式與上位機(jī)進(jìn)行通信。 PMAC還可自動對任務(wù)優(yōu)先級進(jìn)行判別, 從而進(jìn)行實時多任務(wù)處理。由于 PMAC卡具有強(qiáng)大的數(shù)字運算能力來完成數(shù)控插補(bǔ)、PLC程序運行等實時任務(wù), 簡化了實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)實時性任務(wù)的開發(fā)工作,    只需根據(jù)要求開發(fā)上位機(jī)界面、NC程序編輯、機(jī)床狀態(tài)量讀取等非實時任務(wù)。工控機(jī)和 PMAC之間通過 104 總線通信, 只需通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫 PComm32就可實現(xiàn)兩者間的實時通信。

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宇匠數(shù)控專業(yè)生產(chǎn)：高速精密雕銑機(jī)、精雕機(jī)、石墨機(jī)、鉆攻中心、加工中心；

3 結(jié)束語

WindowsCE以其良好的實時性和對多線程的支持,為實現(xiàn)總線式、模塊化和開放式的數(shù)控系統(tǒng)提供了便利。基于 IPC+PMAC結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng), 充分利用了 PMAC控制器強(qiáng)大的伺服控制功能和 PC機(jī)高效靈活的編程功能, 硬件組成簡單, 軟件開發(fā)方便, 整個系統(tǒng)開發(fā)周期短, 開放性和可擴(kuò)展性較強(qiáng) 。運動控制器應(yīng)用 DSP的高速計算能力, 實現(xiàn)了系統(tǒng)的高性能、高速度和高精度。系統(tǒng)以極高的響應(yīng)和處理速度完成對電機(jī)的精確控制, 實現(xiàn)了空間直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ) 。以簡潔實用的操作完成對復(fù)雜圖形的精確雕刻。

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