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數控機床系統(tǒng)的軟件設計

日期：2010年01月07　來源：沈陽第一機床廠　關鍵字：數控機床
    數控系統(tǒng)軟件是一系列能完成各種功能的程序的集合。數控機床程序采用模塊化設計方法，主要包括監(jiān)控模塊(包括系統(tǒng)初始化、命令處理循環(huán)、機床配件零件加工程序的輸入、零件加工程序的編輯修改、指令分析與執(zhí)行、系統(tǒng)自檢等)、插補計算模塊、步進電動機控制模塊、誤差補償模塊等。
    (1)監(jiān)控模塊。系統(tǒng)初始化后即進人命令處理程序，對于一般以單片機構成的系統(tǒng)通常采用循環(huán)處理程序邏輯作為系統(tǒng)的主程序。在循環(huán)程序中，程序不斷掃描鍵盤及操作面板，對此操作進行分析后即根據相應的操作命令轉入相應的程序模塊。
對于經濟型數控系統(tǒng)，零件加工程序通常是從鍵盤輸入機床配件。輸入的數據經數據處理程序將輸入的十進制數與指令轉換成BCD碼存于規(guī)定的緩沖區(qū)，即源程序區(qū)。
    而編輯零件程序可看作一個鍵盤命令處理程序，和鍵盤輸入可合為一體，既用于從鍵盤輸入新的零件加工源程序，也可在編輯狀態(tài)下，數控機床對已輸入的零件加工程序中的命令、數據進行編輯和修改。
    數控系統(tǒng)要對輸入的指令進行分析，并根據分析結果執(zhí)行相應的操作。診斷程序用于檢測系統(tǒng)軟、硬件功能的正確性，找出系統(tǒng)故障的位置，并指出故障類型。
    (2)插補計算模塊。數控系統(tǒng)根據工件加工程序中提供的數據，如曲線的種類、起點、終點等進行運算。根據運算結果，分別向各坐標軸發(fā)出進給•脈沖這個過程即為插補運算。進給脈沖通過伺服驅動工機床配件作臺或刀具做相應的運動，完成程序的加工任務。
    機床數控系統(tǒng)是一邊進行插補運算，一邊進行加工，是一種典型的實時控制方式。所以，插補運算的快慢直接影響機床的進給速度，因此應盡可能縮短運算時間，數控機床這是編制插補運算程序的關鍵。
    (3)步進電動機控制模塊。控制步進電動機的驅動程序，不僅可用程序代替可變頻率脈沖源和環(huán)形分配器等配件，而且還很容易用程序實現步進電動機升降速控制等功能。
    (4)誤差補償模塊。機床配件經濟型數控機床的加工誤差是必然存在的，但只要對引起加工誤差的各個環(huán)節(jié)的定量關系清楚，就可以在編程中引入修正值，數控機床調整進給脈沖，達到減少和消除部分誤差的作用，這就是誤差的軟件補償。
    (5)系統(tǒng)軟件的抗干擾設計。為防止工業(yè)現場的各種干擾引起程序“跑飛”，系統(tǒng)軟件在設計中必須采取相應的措施。具體地說，有以下幾個方面：
    1)系統(tǒng)上電自診斷。系統(tǒng)冷啟動時CPU、EPROM、RAM等自診斷確認正常方可投入運行。
    2)指令冗余。在輸入、輸出信號間隔一定時間重復進行兩次，以跳過瞬間干擾引起的誤判或誤動作。
    3)設置軟件陷阱。在很多情況下，程序跑飛后系統(tǒng)會進入死循環(huán)而導致死機。這時，機床配件應采取有效措施引導跑飛的程序盡快退出死循環(huán)并迅速復位。實踐證明，數控機床軟件陷阱技術能有效引導跑飛的程序盡快退出死循環(huán)并迅速復位。

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