基于PC機(jī)的開放式多軸軟數(shù)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著上世紀(jì)80年代開放式體系結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)思想的提出，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)正向開放式軟件化數(shù)控方向發(fā)展。同時(shí)軟PLC技術(shù)的誕生以及可編程控制器IEC61131-3國際標(biāo)準(zhǔn)的推行，促使利用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)中邏輯控制PLC單元成了開放式數(shù)控系統(tǒng)研究的一個(gè)重要部分。
　　分析并確定了開放式多軸軟件化數(shù)控系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式?；赑C機(jī)，采用通用的Windows操作系統(tǒng)及RTX實(shí)時(shí)擴(kuò)展以及遵循SERCOS協(xié)議的Sof

2、tSERCANS通訊卡搭建了開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺。該平臺能實(shí)現(xiàn)控制器與驅(qū)動(dòng)器及I/O設(shè)備間的高速串行通訊，實(shí)現(xiàn)軟硬件的無關(guān)性以提高系統(tǒng)的開放性，整個(gè)系統(tǒng)成為運(yùn)行在PC機(jī)上的一個(gè)應(yīng)用軟件。
　　為了獲得用戶需要的開放式數(shù)控系統(tǒng)，本文在確立系統(tǒng)接口的基礎(chǔ)上，還使用了一系列技術(shù)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開放性：參考OMAC API協(xié)議、采用有限狀態(tài)機(jī)模型以及應(yīng)用SERCOS技術(shù)。系統(tǒng)功能采用面向?qū)ο蟮腃++語言，在Windows操作系統(tǒng)和Visual

3、C++的開發(fā)環(huán)境下，采用模塊化方法開發(fā)而成。
　　NC代碼解釋器采用編譯方式譯碼，將代碼信息翻譯成可供插補(bǔ)模塊執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)坐標(biāo)、速度以及PLC開關(guān)量等，翻譯好的每一段代碼信息作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)放到一個(gè)雙端隊(duì)列里去。然后通過共享內(nèi)存?zhèn)鬟f給插補(bǔ)模塊以控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)。本解釋器實(shí)現(xiàn)了C型平面刀具補(bǔ)償，并實(shí)現(xiàn)了固定循環(huán)指令、平面選擇、坐標(biāo)系選擇、旋轉(zhuǎn)、縮放、鏡像、子程序調(diào)用等功能。豐富了指令系統(tǒng)，使之基本達(dá)到了普通數(shù)控系統(tǒng)水平。
　　參照國際

4、標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3，開發(fā)了一套完整的軟PLC系統(tǒng)，該系統(tǒng)由編程開發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)兩部分組成。首先分析并確定了軟PLC編程開發(fā)系統(tǒng)的功能和實(shí)現(xiàn)方法。編程開發(fā)系統(tǒng)劃分為編輯模塊和編譯模塊。編輯模塊實(shí)現(xiàn)了梯形圖編輯器和指令表編輯器，以及由梯形圖到指令表的轉(zhuǎn)換功能。編譯模塊由詞法分析，語法分析，語義分析和目標(biāo)代碼生成四個(gè)部分組成，結(jié)合VC++及Lex和Yacc編譯軟件，開發(fā)而成，其輸入代碼為指令表語言，所生成的目標(biāo)代碼為能夠在PLC運(yùn)行系

5、統(tǒng)上運(yùn)行的C/C++語言代碼或二進(jìn)制代碼。
　　為開放式數(shù)控系統(tǒng)建立的軟PLC多任務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)及模塊化的思想構(gòu)造而成，多任務(wù)機(jī)制使得系統(tǒng)能充分地實(shí)現(xiàn)PLC的各項(xiàng)功能；良好的多任務(wù)系統(tǒng)調(diào)度機(jī)制及數(shù)據(jù)封裝技術(shù)和模塊化等手段讓系統(tǒng)協(xié)調(diào)、可靠地工作。
　　實(shí)時(shí)插補(bǔ)功能是數(shù)控系統(tǒng)的核心，在復(fù)雜曲線直接插補(bǔ)方面，本文在數(shù)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了一種自定義格式的雙NURBS樣條插補(bǔ)方法。不同于傳統(tǒng)的線性插補(bǔ)和3軸NURBS樣條插補(bǔ)，運(yùn)