基于PC的开放式软件数控系统的设计

基 于 Ｐ 的开放 式软 件 数 控 系统 的设 计 Ｃ
刘 勇 ，杨 林 ，张 瑞 临
（ 阳工业大学，辽宁 沈 阳 １０２） 沈 １０ ３
摘 要 ： 计 了基 于 Ｐ 的 开 放 式 数 控 系 统 ， 用 多 个 运 动 控 制 器 来 搭 建数 控 平 台 ， 现 了多 轴 多 通 道 的控 制 方 设 Ｃ 利 实 式 ，大 大 提高 了硬 件 、 软件 的灵 活性 及 开 放 性 。
１ 基于 Ｐ Ｃ的开放 式数控 系统 的特点
接方 式不 同 。 国 ＧＡＬ Ｌ卡是 利用 Ｐ Ｉ 美 Ｉ Ｃ 总线 与 Ｐ Ｃ相 连 ，而 ＧＯＯ ＧＯＬ卡则 利用 ＩＡ 总线 、 ＡＬ ＯＲ卡是 Ｓ Ｂ Ｄ 通 过 ＵＳ Ｂ数据 线与 Ｐ Ｃ构成 联 系 。每一 种运动控 制器 都 是 用各 自的连接 板连 接伺 服 电机 和驱 动器 。这样 就 构 建 了多 卡 多轴 的体 系结构 。
—— ］ 维普资讯 第 ４ （ 第 １ ７期 ） 期 总 ３
２０ ０ ６年 ８ 月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ Ｅ ＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴＩ ＯＮ
Ｎｏ ４ ．
Ａ ｕｇ．
文 章 编 号 ： ６ ２６ １ （ ０ ６ ０ — ０ ８ ０ １７ —４ ３ ２ ０ ） ４０ ３—２
控平台 ， 本数 控 系统 的硬 件结 构见 图 １ 从 图 １中 可以 。 看 出 ，有 三种 不 同的运 动控 制器 与 主机 相连 ，且其 连
基于 Ｐ Ｃ的开 放式 数控 系统 的机构 是 面 向软 件 配 置 的 ，可 以由用户 自行 定义 接 口和软 件平 台 ，不断 将 功能 集成 到控 制 系统 中 ，构 成 网络化 的制 造 环境 。
关 键 词 ：开 放 式数 控 系统 ；Ｐ Ｃ；设 计
中图 分 类 号 ：ＴＰ ７ ２３
文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引言
性 也有待 进 一 步研 究 。运 动 控 制器 ＋ＮＣ型是 目前 最 流行 的数 控 系统结 构 ，本 文也 正是采 用 这样 的体 系结 构 。 目前众 多 的 运动 控 制器 ＋ＮＣ 型 的数控 系 统大 部
准 化 的软件环 境 ，从而 能够 根据用 户 需要实 现 复杂 的
采 用多个 运 动控 制卡 搭建 的数 控平 台 ，这样 的硬件 平
台不仅 有利 于 卡 的扩 充 ，而且 还 可 以充 分利用各 种运
控 制功 能 ，在 缩短 加工 时 间的 同时提 高加 工质 量和柔
性。
动 控 制卡 的优点 ，硬 件 的灵活 性 大大 提 高 。 用 户 可 以根据 手头 的运 动控 制 卡来 搭建 自己的数
根 据 自己的指令 控 制各个 通 道 中的轴 运动 ，从 而实 现
目前 ， 控 系统 的结 构通 常为 以下 ３种 ： Ｃ嵌 数 ①Ｐ 入 型 ＮＣ；② 运动 控制 器 ＋Ｎ Ｃ；③ 全软 件型 ＮＣ。Ｐ Ｃ 嵌 入 型 ＮＣ的开 放性受 到制 约 ，全软 件 型 ＮＣ 的数控 系统 虽然 开放性 和性 价 比都 比较 好 ， 但是 它 在通用 Ｐ Ｃ 上进行 实时处 理很 困难 ，较难 保证 系统性 能 ，其 可靠
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２ 年 第 ４ ０ 期
刘 勇 ，等 ：基 于 Ｐ 的开 放 式 软 件 数 控 系统 的 设 计 Ｃ
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时完成 多个 任 务 ，还 要 有 较 强 的 实 时 响应 性 。利 用 Ｐ Ｃ循 环扫 描 的特 点 实 现 与 ＮＣ程 序 之 间 的变 量 交 Ｌ 互 及事 件交互 ，Ｐ Ｃ在一个 主线 程 中实时 扫描外 部 的 Ｌ 接 口信号 、ＮＣ程序 反 馈 的状 态值 以及接 收用 户 输入 的各种设 置 结果 。不 仅如 此 ，Ｐ Ｃ还 要根 据接 收 的信 Ｌ
分采 用单 一 的运 动控 制卡 ，而 本 系统 的不 同之 处在 于
数控 系统是 数控 技术 的核 心 ，是 数 控机 床 的 “ 大
脑 ” ０世 纪 ９ 。２ ０年 代 以来 ，数 控技 术发 展 的一个 重要 方 向就是数 控 系统 的开放 化 。对 于现代 数控 机床 的控 制来 说 ，需要一 种 完全 以微机 为 基础 的 、和谐 的、标
３ 系统 的软 件 结构设 计
数控 系统 的开放 程度 可从 以下 四个 方面来 加 以评 价； （ ）可移植 性 ：系统 的应用 模 块无需 经 过任何 改 １
变就 可 以用 于 另一平 台 ，且 仍然 保 持其 原有 性能 。
（ ）可扩展 性 ：不 同应 用模 块 可在 同一平 台上 运 ２ 行 ，相互 不发 生冲 突 。 （ ）可协 同性 ：不 同应用 模块 能够 协 同工作 ，并 ３ 以确定 方 式交 换数 据 。 （ ）规模 可变 ：应 用模 块 的功能 和性 能 以及 硬件 ４ 的规模 可 按照 需要 调整 。 ２ 基于 Ｐ Ｃ的开 放 式数控 系统 的硬 件 结构
基 于 Ｐ 的开放 式数 控 系统 的软 件结构 见 图 ２ 其 Ｃ 。 中 ，Ｐ Ｃ 与 ＮＣ程 序构 成 了软件 结构 的核心 ， Ｌ 除 Ｌ ＰＣ 了扫描 机床 的 ＩＯ 端 口外 ，还 是 整个 数控 系统相 互联 ／ 系 的桥梁 。Ｐ Ｃ要 与 ＮＣ进行 变量 的交互 和事件 的交 Ｌ 互 ， 可 以通过 接 口信号 控 制 ＮＣ程序 ， 还 ＮＣ程序 也 可 以根 据 Ｐ Ｃ传递 的变量进 行相 应 的响应 。ＮＣ程 序通 Ｌ 过 拓扑 式 的解 释程序 控 制各个 通 道 的执行 ，每个 通道
收 稿 日期 ：２ ０ —２０ ；修 回 日期 ：２ ０ —３１ ０ ５１ —５ ０ ６０ —５ 作 者简 介 ：刘 勇 （９ ７） 男 ， １ ７ 一 ， 辽宁 沈 阳人 ， 士 研 究 生 。 硕
多 轴 多通道 的体 系结 构 。 本 软件 系 统 的特点 是它 充分 利 用 了软 Ｐ Ｃ与 ＮＣ Ｌ 之 间 的联 系 ，提高 了整 个 Ｃ ＮＣ 系统 的协调 性 。 Ｃ ＮＣ是一 个 复杂 的实 时多 任务 系 统 ， 不仅 需要 同