AxesController）多軸運動控制器為CNC模塊、工業(yè)控制機為系統(tǒng)支撐單元的雙CPU數(shù)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了兩個級別的開放度：人機接口和非實時控制部件的定制和參數(shù)化；實時控制部件的參數(shù)化。
1數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構1.1PMAC多軸運動控制器PMAC多軸運動控制器是美國DeltaTau公司的產(chǎn)品，是一個擁有高性能伺服運動的控制器。它借助于Motorola的DSP56001/56002數(shù)字信號處理器，可同時控制18個軸。既可單獨執(zhí)行存儲于其內(nèi)部的程序，也可執(zhí)行運動程序和PLC程序，并可進行伺服環(huán)更新及以串口、總線兩種方式與上位機進行通信。PMAC還可自動對任務優(yōu)先級進行判別，從而進行實時多任務處理。這一功能使得它在處理時間和任務切換這兩方面大大減輕了主機和編程器的負擔，提高了整個控制系統(tǒng)的運行速度和控制精度。
1.2數(shù)控系統(tǒng)硬件結(jié)構及工作原理該數(shù)控系統(tǒng)的控制中心在工業(yè)控制機（IPC）平臺基礎上，采用PMAC多軸運動控制器和雙端口存儲器（DPRAM）。工控機上的CPU與PMAC的CPU（DSP56001）構成主從式雙微處理器結(jié)構。PMAC主要完成機床三軸的運動、控制面板開關量的控制，工控機則主要實現(xiàn)系統(tǒng)的管理功能。為了實現(xiàn)PMAC多軸運動控制的功能，需在PMAC板上擴展相應的I/O板、伺服驅(qū)動單元、伺服電動機、編碼器等，*終形成一個完整的數(shù)控系統(tǒng)。其結(jié)構原理如所示。
?。╨）PMAC運動控制器與主機之間的通信采用了兩種方式。一種是總線通信方式；另一種是利用DPRAM進行數(shù)據(jù)通信。主機與PMAC運動控制器主要通過PC總線通信，控制卡和電動機的狀態(tài)、電動機位置、速度、跟隨誤差等數(shù)據(jù)則通過DPRAM交換信息。總線通信方式是指主機到指定的地址上去尋找PMAC運動控制器，其中指定的地址由PMAC的跳線確定。雙端口RAM主要用來與PMAC進行快速的數(shù)據(jù)通信和命令通信。一方面，雙端口RAM向PMAC寫數(shù)據(jù)時，在實時狀態(tài)下能夠快速地將位置數(shù)據(jù)信息或程序信息進行重復下載；另一方面，雙端口RAM從PMAC中讀取數(shù)據(jù)時，可以快速重復地獲取系統(tǒng)的狀態(tài)信息。譬如，交流伺服電動機的狀態(tài)、位置、速度、跟隨誤差等數(shù)據(jù)可以不停地被更新，并且能夠被PLC或PMAC自動地寫入DPRAM.由于DPRAM的數(shù)據(jù)存取不需要經(jīng)過通信口發(fā)送命令和等待響應，所以提高了系統(tǒng)的響應速度和加工精度，同時也方便了控制系統(tǒng)中各模塊之間的快速通信和地址表的設定，降低了編程難度。
串口并口鍵盤軟驅(qū)硬盤視頻I.主CPU板及主I視蔌卡I ISA總線板2I伺服信號中轉(zhuǎn)板A/D板1 TZ軸伺服單元及變頻1仿形儀電動機控制面板機床電器強電柜I/O信號數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構原理圖口的輸入輸出實現(xiàn)的。在控制系統(tǒng)中，送人PLC的輸入信號主要有：操作面板和機床上的控制按鈕、選擇開關等信號；各軸的行程開關、機械零點開關等信號；機床電器動作、限位、報警等信號；強電柜中接觸器、氣動開關接觸等信號；各伺服模塊工作狀態(tài)信號等。這些信號通過光電隔離以后送到智能I/O接口上。光電隔離有效地將計算機數(shù)字量通道與外部過程模擬量通道隔離起來，大大減小了外部因素的干擾，提高了整機系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。PLC輸出的信號主要有：指示燈信號；控制繼電器、接觸器、電磁閥等動作信號；伺服模塊的驅(qū)動使能和速度使能信號等。這些信號經(jīng)I/O接口送到相應的繼電器上來控制相應的電器。
2數(shù)控系統(tǒng)的軟件設計該數(shù)控系統(tǒng)軟件分為PMAC實時控制軟件和系統(tǒng)管理軟件兩部分。實時控制軟件的設計充分考慮了軟件的開放性，用戶可以根據(jù)某些具體要求增加軟件的功能模塊。實時控制軟件主要包括插補模塊、伺服驅(qū)動模塊、PLC監(jiān)控模塊、加工程序解釋模塊、數(shù)據(jù)采集及數(shù)字化加工模塊等。其功能模塊圖如所示。
PMAC實時控制軟件模塊圖插補模塊包括直線插補、圓弧插補及樣條插補等。PMAC還提供了PVT（位置一速度一時間）運動模式，該模式可以對軌跡圖形進行直接而又緊湊的控制。用戶可以對以上幾種模式加以選擇和組合。
伺服驅(qū)動模塊可以選擇PID位置環(huán)伺服濾波器、陷波濾波器或擴展濾波器，并設置其控制參數(shù)。用戶也可以定制自己的伺服算法，實現(xiàn)個性化的伺服控制。
PLC監(jiān)控模塊主要包括看門狗PLC、上電PLC、主PLC、指示燈管理PLC及下電PLC.看門狗PLC在PMAC上電后立即被啟動，它通過不斷讀DPRAM中某地址單元的計數(shù)值來判斷主機是否進人CNC系統(tǒng)。當相鄰兩次讀得的差值大于某個數(shù)時它便啟動上電PLC，對整個數(shù)控系統(tǒng)上電；當它讀得的差值小于某個數(shù)時它便啟動下電PLC，關閉整個數(shù)控系統(tǒng)。主PLC用來完成對控制面板及機床輸人、輸出進行監(jiān)控的任務，它主要包括手動、自動功能的實現(xiàn)、主軸運動的控制等操作。
PLC程序編制首先需要將I/O口與DPRAM地址做鏡像，通過操作DPRAM的某些單元進而操作I/O口。如：其次定義與主機DLL相關聯(lián)的DPRAM地址，使IPC與PMAC共享這一存儲空間以交換信息。如：DDFO //控制面板上旋扭開關的命令字VSFEEDOVERRIDEMM50這樣便定義了DPRAM中未被使用的地址，從而實現(xiàn)了用戶自定義的通信功能。如：系統(tǒng)的自動手動方式、主軸的正反轉(zhuǎn)等命令、狀態(tài)信息；進給倍率、主軸轉(zhuǎn)速等數(shù)值信息。
加工程序解釋模塊由G代碼解釋程序、M代碼解序和T代碼解釋程序組成。這些解釋程序在PEWIN執(zhí)行程序下編輯和調(diào)試，并下載到PMAC的固定內(nèi)存中，在實際加工時被PMAC自動調(diào)用。另外，伺服中斷時間、電動機相位等參數(shù)由PEWIN執(zhí)行程序來設置，從而實現(xiàn)了實時控制部件的參數(shù)化。
數(shù)字化模塊根據(jù)三維仿形儀的反饋信息，采用專門的控制算法，實現(xiàn)工件的跟蹤掃描，并完成工件表面的數(shù)據(jù)采集。
系統(tǒng)管理軟件主要實現(xiàn)初始化、參數(shù)輸人及加工程序編輯、系統(tǒng)管理和雙CPU通信等功能。其功能模塊圖如所示。
系統(tǒng)管理軟件I初始化丨￥致輸入及i工程序丨故障診斷丨丨系統(tǒng)kaifcpul系統(tǒng)管理軟件模塊圖在系統(tǒng)管理軟件中，雙CPU通信程序的開發(fā)工作量大，也很具有技巧性。本數(shù)控系統(tǒng)的上位機和下位機通程序是利用Delta Tau公司提供的Pcomm32動態(tài)連接庫和PTALKDT控件編制的。Pcmm32囊括了同PMAC通信的所有方式，而且將其主要函數(shù)進行分類、封裝，*終形成ActiveX控件PTALKDT.所編制的通信程序?qū)崿F(xiàn)了加工程序、PLC程序及運動程序的下載、上位機對PMAC的指令傳輸及PMAC對上位機的狀態(tài)反饋等通信功能。
系統(tǒng)配置、數(shù)控程序編輯、加工控制、故障診斷及參數(shù)輸人等人機界面采用Vlsual Basic語言進行編制，利用了Windows豐富的GUI函數(shù)及32位的處理能力CK6130小型數(shù)控車床的研制張立新王衛(wèi)兵吳杰（新疆石河子大學）控車床本體利用舊普通車床改造并加裝收信4工位電動刀架，從而實現(xiàn)車床的多功能低成本自動化。
目前，經(jīng)濟型數(shù)控機床仍然是我國市場需要量*大，銷售量*高的數(shù)控機床。利用現(xiàn)有閑置的舊機床，通過數(shù)控化改造，使其成為1臺新的高效、多能的經(jīng)濟型數(shù)控機床，則是一種盤活存量資金的有效方法，也是低成本實現(xiàn)自動化的道路之一。我們研制的CK6130小型數(shù)控車床正是這個思路的探索和實踐。
1工作原理CK6130小型數(shù)控車床由微機數(shù)控系統(tǒng)和機床本體兩大部分組成。加工工件時，先編制工件的數(shù)控程序，然后將校核可行的數(shù)控程序鍵入到數(shù)控裝置，再由數(shù)控裝置根據(jù)程序指令計算出進給脈沖序列，接著多功能NC板進行脈沖分配，經(jīng)功放或驅(qū)動電源進行功率放大后，形成驅(qū)動裝置的控制信號，從而控制機床主軸的轉(zhuǎn)速、啟停，進給系統(tǒng)的運動方向、速度和位移大小，以及刀具的選擇、冷卻潤滑的啟停等動作，使刀具與工件及其他輔助裝置嚴格地按照數(shù)控程序規(guī)定的順序、行程和參數(shù)進行工作，從而加工出形狀、尺寸、精度來實現(xiàn)友好的人機界面。
3結(jié)論該數(shù)控系統(tǒng)以通用工業(yè)控制機為基礎，采用功能強大的運動控制器PMAC承擔插補計算、位置控制、速度控制等實時任務，實現(xiàn)了兩個級別的開放度，使得數(shù)控系統(tǒng)具有比專有系統(tǒng)更好的人機交互能力和上層應用系統(tǒng)集成能力，便于生產(chǎn)廠家和用戶對系統(tǒng)功能進行定制與參數(shù)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)具有更好的適應性。該數(shù)控系統(tǒng)已應用于SKB2320A壁板銑床的開發(fā)上，并取得了良好的效果。
