基于可編程多軸控制器的軟件控制系統(tǒng)探究

摘要：以可編程多軸控制器為載體的數(shù)控軟件控制系統(tǒng)，可令數(shù)控機(jī)械軸正確執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯指令，通過設(shè)備內(nèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)的支持，完成雙向閉環(huán)類控制?；诖耍恼聦删幊潭噍S控制器特性進(jìn)行論述，對基于可編程多軸控制器的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并對軟件控制系統(tǒng)的實(shí)踐進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：可編程多軸控制器? 軟件控制系統(tǒng)? 可靠性

引言

近年來，機(jī)械加工產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級，對機(jī)械設(shè)備、工藝程序、軟硬件系統(tǒng)等提出更高的要求?？删幊潭噍S控制器（PMAC）作為數(shù)控機(jī)床設(shè)備的重要組成部分，控制系統(tǒng)所提供的實(shí)現(xiàn)載體，可令數(shù)控設(shè)備進(jìn)行多任務(wù)處理，極大提高數(shù)控設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。本文則是針對PMAC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對數(shù)控機(jī)床的軟件控制系統(tǒng)進(jìn)行是相關(guān)探討。

一、可編程多軸控制器特性論述

可編程多軸控制器（PMAC）屬于一種運(yùn)動控制器，內(nèi)部具有獨(dú)立運(yùn)算的功能，同時(shí)控制器系統(tǒng)可同時(shí)進(jìn)行多任務(wù)處理，依據(jù)參數(shù)設(shè)定自動核驗(yàn)內(nèi)部執(zhí)行任務(wù)的順序，然后按照任務(wù)等級來進(jìn)行先后執(zhí)行。此外，PMAC控制器可有效完成分化處理模式，通訊接口包含串行口、總線型兩種為主，即系統(tǒng)可單獨(dú)執(zhí)行設(shè)備工作指令，其也可有效完成自主化運(yùn)行。PMAC控制系統(tǒng)屬于模塊結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行過程中，串行通訊模式可有效提高整體數(shù)據(jù)處理速度，此類處理速率極大降低數(shù)據(jù)信息在傳輸過程中的冗余性，令系統(tǒng)同時(shí)具備更多的軸控運(yùn)動。PMAC內(nèi)部的DSP功能，最多可保證8個(gè)機(jī)械軸同時(shí)運(yùn)行，令系統(tǒng)控制與內(nèi)務(wù)處理呈現(xiàn)出交互特性。

與其他機(jī)械類控制器相比較，可編程多種控制器具有一定的開放性功能，可由用戶對參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，共同分享寄存器資源，同時(shí)內(nèi)部的接口地址呈現(xiàn)出是統(tǒng)一性，即為寄存器接口與PMAC接口相一致，可滿足設(shè)備不同情況下操控需求。

二、基于可編程多軸控制器的軟件設(shè)計(jì)

（一）可編程多軸控制系統(tǒng)開放性分析

可編程多軸控制系統(tǒng)可支持多種語言，用戶在實(shí)際應(yīng)用過程中，可依據(jù)自身使用需求在軟件系統(tǒng)上進(jìn)行交互設(shè)定，如VB、VC等。承接系統(tǒng)操控的外顯設(shè)備，可令操控人員對數(shù)控語言進(jìn)行直觀化觀察，以保證及時(shí)將各項(xiàng)插補(bǔ)指令對系統(tǒng)工作形式進(jìn)行更改，同時(shí)用戶還可進(jìn)行自定義設(shè)定，打破原有代碼的結(jié)構(gòu)，以此來完成不同語言架構(gòu)模式下的數(shù)控運(yùn)行。PMAC系統(tǒng)所提供的軟件控制功能，可更好的契合PLC控制器，通過多位操控形式，按照字節(jié)對整體系統(tǒng)進(jìn)行有序控制。PMAC的網(wǎng)絡(luò)對接功能，令系統(tǒng)本身具有多軟件操控功能，然后通過相關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)定，可與終端操控設(shè)備進(jìn)行相連，更有利于設(shè)備的遠(yuǎn)程操控等，提高軟件系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量。

（二）軟件控制系統(tǒng)架構(gòu)組成

數(shù)字控制機(jī)床設(shè)備（CNC）的軟件控制系統(tǒng)在設(shè)定過程中，以內(nèi)部應(yīng)用程序?yàn)楹诵尿?qū)動，這也就為交互界面調(diào)用編程語言提供更大的可能，同時(shí)多語言融合與應(yīng)用模式，可有效提高系統(tǒng)應(yīng)用的效率性。通過CNC外部接口的一統(tǒng)性，可更加直接的建設(shè)支持CNC系統(tǒng)運(yùn)行的各類軟件，然后由交互界面精準(zhǔn)的顯示出應(yīng)用程序。為迎合PMAC 系統(tǒng)的多通訊模式，以Pc43通訊驅(qū)動裝置為基體，可有效對系統(tǒng)通訊呈現(xiàn)出函數(shù)參數(shù)進(jìn)行基于數(shù)據(jù)模型的分類，然后通過數(shù)據(jù)模型的映射，建構(gòu)成符合操控人員操作需求的鏈接庫。此類函數(shù)參數(shù)在實(shí)際轉(zhuǎn)變過程中，可有效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與數(shù)控設(shè)備之間的通訊，這也就簡化用戶的操控繁瑣度，即在指令下達(dá)時(shí)，操控人員無需經(jīng)過端口便可直接完成一系列操作。同時(shí)，整體系統(tǒng)具有良好的可移植性，內(nèi)部各類程序的聯(lián)動性較高，在對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理時(shí)，模塊化的處理機(jī)制，可降低內(nèi)部數(shù)據(jù)信息傳輸與運(yùn)算的冗余性，并可將信息精準(zhǔn)的傳輸?shù)綄?yīng)終端，保證內(nèi)部數(shù)據(jù)信息在執(zhí)行單向傳輸、雙向傳輸時(shí)，不會受到耦合影響。軟件控制系統(tǒng)架構(gòu)總成如圖一所示。

三、基于可編程多軸控制器的軟件控制系統(tǒng)實(shí)踐研究

為保證數(shù)控軟件控制系統(tǒng)的可實(shí)施性，首先，在承接軟件系統(tǒng)運(yùn)行的硬件組成結(jié)構(gòu)上，設(shè)定多軸數(shù)控系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)載體，數(shù)控機(jī)床X軸、Y軸、Z軸以步進(jìn)電機(jī)為動力來源，編碼器為信息反饋機(jī)制，B軸、C軸以減速傳動為主（步進(jìn)電機(jī)在動力傳輸是經(jīng)由渦輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行減壓處理）、編碼器為信息反饋機(jī)制。承接數(shù)控系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)載體，是以編程控制為主，利用可編程多軸控制器中的鏈接庫函數(shù)為運(yùn)作節(jié)點(diǎn)，保證系統(tǒng)可精準(zhǔn)執(zhí)行參數(shù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互操控形式。

（一）系統(tǒng)初始設(shè)定

軟件控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，初始化的作用是重新界定可編程多軸控制器的各類參數(shù)，吧部分代碼如下所示。

Priata form_load

Device ber=pma select? ?擇定可編程多軸控制器系統(tǒng)

IF（Device be>8//Device be<1）

END

Else

Return_vale=op device? 啟動可編程多軸控制器系統(tǒng)

Else

End

End sub

（二）手動控制

數(shù)控軟件控制系統(tǒng)中的手動操控功能在實(shí)現(xiàn)過程中，主要是由機(jī)械軸運(yùn)動形式、進(jìn)給形式、定位形式、轉(zhuǎn)速形式等為主，一旦機(jī)械軸界定完畢以后，承接機(jī)械軸運(yùn)行的各個(gè)單元控件在語句指令的作用下，將觸發(fā)機(jī)構(gòu)對某一個(gè)機(jī)械軸進(jìn)行指令傳輸。當(dāng)然，此類操作也可由手動控制來完成，另不同的操控形式可實(shí)現(xiàn)同步。機(jī)械軸在實(shí)現(xiàn)定位時(shí)，主要是以系統(tǒng)內(nèi)參數(shù)坐標(biāo)值來決定的，通過在文本框內(nèi)輸入?yún)?shù)指令，然后由集成控制器對承接機(jī)械軸運(yùn)動的電機(jī)驅(qū)動裝置進(jìn)行運(yùn)動控制，以確保機(jī)械軸在運(yùn)動過程中的精度。在對機(jī)械軸的進(jìn)給速度進(jìn)行控制時(shí)，是以手動控制功能對系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)API函數(shù)參數(shù)的設(shè)定來實(shí)現(xiàn)的。

（三）G代碼

G代碼是維系數(shù)控機(jī)床運(yùn)行的動態(tài)類程序，通過指令的定向化傳輸，令設(shè)備各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行具備一定邏輯性?？删幊潭噍S控制系統(tǒng)中的語言指令區(qū)別于傳統(tǒng)的數(shù)控指令程序，其語言控制形式隸屬于高等級的語言編程一類，且語言執(zhí)行過程中，可通過調(diào)動系統(tǒng)內(nèi)子程序來契合G代碼編程的實(shí)現(xiàn)。由于可編程多軸控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)內(nèi)存空間是有限的，如程序執(zhí)行內(nèi)存消耗過大的話，將無法令程序?qū)崿F(xiàn)一次性操控，其需要將運(yùn)動程序分化到內(nèi)存緩沖模塊中。此類模塊是一種開源式設(shè)定，可保證程序在執(zhí)行或緩沖過程中，可完成同步下載或覆蓋執(zhí)行等，以保證整體系統(tǒng)執(zhí)行指令的完成性。

（四）PLC實(shí)現(xiàn)

PLC控制系統(tǒng)是可編程多軸控制器的重要實(shí)現(xiàn)載體，通過邏輯性指令的執(zhí)行，可令控制器精準(zhǔn)的執(zhí)行各項(xiàng)指令，其內(nèi)部編程程序與PMAC同樣是高級語言的一種，內(nèi)部執(zhí)行速率較快。此外，PPLC、NC的CPU屬于共用型，其可有效降低設(shè)備外部接口數(shù)量，令PLC可精準(zhǔn)執(zhí)行PMAC的動態(tài)變量數(shù)據(jù)指令，以更有效的提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。

四、結(jié)語

綜上所述，我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要技術(shù)不斷創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)的，科研部門必須加大技術(shù)投入力度，針對承接工業(yè)生產(chǎn)的各項(xiàng)自動化設(shè)備進(jìn)行分析，然后通過相關(guān)工藝的實(shí)施來正確界定更新方向，以提高我國機(jī)械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展效率。

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作者簡介

曹慧（1981.11），女，漢族，江西九江人，九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院，碩士，高級工程師，從事軟件技術(shù)方面研究。