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CNC機床的裝置軟件結(jié)構(gòu)
日期：2009年09月29 來源：本站原創(chuàng) 關(guān)鍵字：CNC機床
CNC數(shù)控裝置的軟件是為完成CNC機床系統(tǒng)的各項功能而專門設(shè)計和編制的，是數(shù)控加工的一種專用軟件，又稱為系統(tǒng)軟件(系統(tǒng)程序)，其管理作用類似于計算機的操作系統(tǒng)的功能：不同的CNC裝置，其功能和控制方案也不同，因而各系統(tǒng)軟件在結(jié)構(gòu)上和規(guī)模上差別較大，各廠家的軟件互不兼容�，F(xiàn)代數(shù)控機床的功能大多采用軟件來實現(xiàn)，所以，系統(tǒng)軟件的設(shè)計及功能是CNC機床系統(tǒng)的關(guān)鍵。
1．軟件結(jié)構(gòu)的特點
(1)CNC裝置的軹／硬件界面
軟件結(jié)構(gòu)取決于CNC裝置中軟件和硬件的分工，也取決于軟件本身的工作性質(zhì)。硬件為軟件運行提供支持環(huán)境。軟件和硬件在邏輯上是等價的，由硬件能完成的工作原則上也可以由軟件完成。硬件處理速度快，但造價高；軟件設(shè)計靈活，適應(yīng)性強，但處理速度慢。因此CNC裝置中，軟、硬件的分工是由性6D價格比決定的。
CNC機床系統(tǒng)中實時性要求最高的任務(wù)就是插補和位控，即在一個采樣周期中必須完成控制策略的計算，而且還要留有一定的時間去做其他的事。CNC機床系統(tǒng)的插補器既可面向軟件也可面向硬件。現(xiàn)代CNC裝置中，軟件和硬件的界面關(guān)系是不固定的。早期的NC裝置中，數(shù)控系統(tǒng)的全部功能都由硬件來實現(xiàn)，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機參與了數(shù)控系統(tǒng)的工作，構(gòu)成了計算機數(shù)控(CHIC)系統(tǒng)，由軟件完成數(shù)控工作。隨著產(chǎn)品的不同、功能要求的不同軟件和硬件的界面足不一樣的，歸結(jié)起來，主要有以下三種類型：
①不用軟件插補器，插補完全由硬件完成的CNC系統(tǒng)。
②由軟件插補器完成粗插補，由硬件插補器完成精插補的CNC機床系統(tǒng)。
3.帶有完全用軟件實施的插補器的CNC系統(tǒng)。
(2)系統(tǒng)軟件的內(nèi)容及結(jié)構(gòu)類型
CNC系統(tǒng)是一個專用的實時多任務(wù)計算機系統(tǒng)，在其控制軟件中融合了當(dāng)今計算機軟件技術(shù)中的許多先進技術(shù)，其中最突出的是多任務(wù)并行處理和多重實時中斷技術(shù)。CNC裝置通常作為一個獨立的過程控制單元用于工業(yè)自動化生產(chǎn)中，因此，它的系統(tǒng)軟件包括管理和控制兩大部分。系統(tǒng)的管理部分包括輸入、I／O處理、通信、顯示、診斷以及加工程序的編制管理等程序，系統(tǒng)的控制部分包括譯碼、刀具補償、速度處理、插補和位置控制等軟件。
數(shù)控的基本功能由上面這些功能子程序?qū)崿F(xiàn)。這是任何一個計算機數(shù)控系統(tǒng)所必須具備的功能，功能增加，子程序就增加。不同的系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)中對這些子程序的安排方式不同，管理方式也不同。在單微處理器數(shù)控系統(tǒng)中，常采用前后臺型的軟件結(jié)構(gòu)和中斷型的軟件結(jié)構(gòu)；在多微處理器數(shù)控系統(tǒng)中將微處理器作為一個功能單元利用上面的思想構(gòu)成相應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)類型。多微處理器數(shù)控裝置中，各個CPU分別承擔(dān)一定的任務(wù)，它們之間的通信依靠共享總線和共享存儲鉛進行協(xié)調(diào)。在于系統(tǒng)較多時，也可采用相互通信的方法。無論何種類型的結(jié)構(gòu)，CNC機床裝置的軟件結(jié)構(gòu)都具有多任務(wù)并行處理和多重實時中斷的特點。
(3)多任務(wù)并行處理
數(shù)控加工時，CNC裝置要完成許多任務(wù)。在多數(shù)情況下，管理和控制的某些工作必須同時進行。例如，為使操作人員及時地了解CNC裝置的工作狀態(tài)，管理軟件中的顯示模塊必須與控制軟件同時運行。當(dāng)在插補加工運行時，管理軟件中的零件程序輸入模塊必須與控制軟件同時運行。而當(dāng)控制軟件運行時，其本身的一些處理模塊也必須同時運行，例如，為了保證加工過程的連續(xù)性，即刀具在各程序之間不停刀，譯碼、刀具補償和速度處理模塊必須與插補模塊同時運行，而插補程序又必須與位置控制程序同時進行。
(4)實時中斷處理
CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的另一個特點是實時中斷處理。CNC機床系統(tǒng)程序以零件加工為對象，每個程序有許多子程序(子過程)，它們按預(yù)定的順序反復(fù)執(zhí)行，各步驟間關(guān)系十分密切，有許多子程序?qū)崟r性很強，這就決定了中斷成為整個系統(tǒng)不可少的重要組成部分。CNC機床系統(tǒng)的中斷管理主要靠硬件完成，而系統(tǒng)的中斷結(jié)構(gòu)決定了軟件結(jié)構(gòu)。
①CNC系統(tǒng)的中斷類型
外部中斷。主要有外部監(jiān)控中斷(如緊急停)和鍵盤、操作面板輸入中斷。外部監(jiān)控中斷的實時性要求很高，將它放在較高的優(yōu)先級上，而鍵盤和操作面板輸入中斷則放在較低的中斷優(yōu)先級上。在有些系統(tǒng)中，甚至用查詢的方式來處理它。內(nèi)部定時中斷。主要有插補周期定時中斷和位置采樣定時中斷。在有些系統(tǒng)中這兩種定時中斷合二為一。但在處理時，總是先處理位置控制，然后處理插補運算。
● 硬件故障中斷。它是各種硬件故障檢測裝置發(fā)出的中斷，如存儲器出錯、定時器出錯、插補運算超時等。
● 程序性中斷。它是程序中出現(xiàn)的異常情況的報謄中斷，如各種溢出、除零等。
②cNc系統(tǒng)中斷結(jié)構(gòu)模式
前、后臺軟件結(jié)構(gòu)中的中斷模式在前、后臺軟件結(jié)構(gòu)中，前臺程序是一個中斷服務(wù)程序，完成全部的實時功能。后臺(背景)程序是一個循環(huán)運行程序，管理軟件和插補準備
在這里完成。后臺程序運行中，實時中斷程序不斷插入，與后臺程序相配合，共同完成零件加工任務(wù)。
中斷型軟件結(jié)構(gòu)中的中斷模式
中斷型軟件結(jié)構(gòu)的特點是除了初始化程序之外，整個系統(tǒng)軟件的各種任務(wù)模塊分別安排在不同級別的中斷服務(wù)程序中，整個軟件就是一個大的中斷系統(tǒng)。其管理功能主要通過各級中斷服務(wù)程序之間的相互通信來解決。
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