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CNC機(jī)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(jī)床
CNC數(shù)控裝置的軟件是為完成CNC機(jī)床系統(tǒng)的各項(xiàng)功能而專門設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)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。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的功能大多采用軟件來實(shí)現(xiàn)，所以，系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)及功能是CNC機(jī)床系統(tǒng)的關(guān)鍵。
1．軟件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
(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(yùn)行提供支持環(huán)境。軟件和硬件在邏輯上是等價(jià)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(jià)高；軟件設(shè)計(jì)靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，但處理速度慢。因此CNC裝置中，軟、硬件的分工是由性6D價(jià)格比決定的。
CNC機(jī)床系統(tǒng)中實(shí)時(shí)性要求最高的任務(wù)就是插補(bǔ)和位控，即在一個(gè)采樣周期中必須完成控制策略的計(jì)算，而且還要留有一定的時(shí)間去做其他的事。CNC機(jī)床系統(tǒng)的插補(bǔ)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(shí)現(xiàn)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)參與了數(shù)控系統(tǒng)的工作，構(gòu)成了計(jì)算機(jī)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(bǔ)器，插補(bǔ)完全由硬件完成的CNC系統(tǒng)。
②由軟件插補(bǔ)器完成粗插補(bǔ)，由硬件插補(bǔ)器完成精插補(bǔ)的CNC機(jī)床系統(tǒng)。
3.帶有完全用軟件實(shí)施的插補(bǔ)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(gè)專用的實(shí)時(shí)多任務(wù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在其控制軟件中融合了當(dāng)今計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)中的許多先進(jìn)技術(shù)，其中最突出的是多任務(wù)并行處理和多重實(shí)時(shí)中斷技術(shù)。CNC裝置通常作為一個(gè)獨(dú)立的過程控制單元用于工業(yè)自動(dòng)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(bǔ)償、速度處理、插補(bǔ)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(gè)計(jì)算機(jī)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(duì)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(tái)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(gè)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(gè)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(chǔ)鉛進(jìn)行協(xié)調(diào)。在于系統(tǒng)較多時(shí)，也可采用相互通信的方法。無論何種類型的結(jié)構(gòu)，CNC機(jī)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(shí)時(shí)中斷的特點(diǎn)。
(3)多任務(wù)并行處理
數(shù)控加工時(shí)，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(shí)進(jìn)行。例如，為使操作人員及時(shí)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(shí)運(yùn)行。當(dāng)在插補(bǔ)加工運(yùn)行時(shí)，管理軟件中的零件程序輸入模塊必須與控制軟件同時(shí)運(yùn)行。而當(dāng)控制軟件運(yùn)行時(shí)，其本身的一些處理模塊也必須同時(shí)運(yùn)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(bǔ)償和速度處理模塊必須與插補(bǔ)模塊同時(shí)運(yùn)行，而插補(bǔ)程序又必須與位置控制程序同時(shí)進(jìn)行。
(4)實(shí)時(shí)中斷處理
CNC系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)的另一個(gè)特點(diǎn)是實(shí)時(shí)中斷處理。CNC機(jī)床系統(tǒng)程序以零件加工為對(duì)象，每個(gè)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(shí)性很強(qiáng)，這就決定了中斷成為整個(gè)系統(tǒng)不可少的重要組成部分。CNC機(jī)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(shí)時(shí)性要求很高，將它放在較高的優(yōu)先級(jí)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(jí)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(shí)中斷。主要有插補(bǔ)周期定時(shí)中斷和位置采樣定時(shí)中斷。在有些系統(tǒng)中這兩種定時(shí)中斷合二為一。但在處理時(shí)，總是先處理位置控制，然后處理插補(bǔ)運(yùn)算。
● 硬件故障中斷。它是各種硬件故障檢測(cè)裝置發(fā)出的中斷，如存儲(chǔ)器出錯(cuò)、定時(shí)器出錯(cuò)、插補(bǔ)運(yùn)算超時(shí)等。
● 程序性中斷。它是程序中出現(xiàn)的異常情況的報(bào)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(tái)軟件結(jié)構(gòu)中的中斷模式在前、后臺(tái)軟件結(jié)構(gòu)中，前臺(tái)程序是一個(gè)中斷服務(wù)程序，完成全部的實(shí)時(shí)功能。后臺(tái)(背景)程序是一個(gè)循環(huán)運(yùn)行程序，管理軟件和插補(bǔ)準(zhǔn)備
在這里完成。后臺(tái)程序運(yùn)行中，實(shí)時(shí)中斷程序不斷插入，與后臺(tái)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(diǎn)是除了初始化程序之外，整個(gè)系統(tǒng)軟件的各種任務(wù)模塊分別安排在不同級(jí)別的中斷服務(wù)程序中，整個(gè)軟件就是一個(gè)大的中斷系統(tǒng)。其管理功能主要通過各級(jí)中斷服務(wù)程序之間的相互通信來解決。
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