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1、龙门铣床数控系统改造dujing导语：提出了一种以PMAC运动控制嚣为控制系统核心，工业控制机为系统支撑单元的双CPU开放式数控系统，表达丁系统的功能，给出了硬件、软件设计框图摘要：提出了一种以PMAC运动控制嚣为控制系统核心，工业控制机为系统支撑单元的双CPU开放式数控系统，表达丁系统的功能，给出了硬件、软件设计框图。理论证实，该数控系统完全可行。模块化开放式数控系统是当今数控技术的开展方向。多CPU开放式数控系统实现的最主要途径是数控系统的PC化，PC化有三种途径：1在PC机上增加数控模块；2在数控系统上增加PC模块；3以软盘文件的形式来治理数控程序，把CNC模块插人PC机中是PC化的一种
2、主要方式，PMACProgrammabbMoltipleAxesController运动控制器就是这样的一个数控模块。本文提出了以PMAC运动控制器作为CNC模块，工业控制机为系统支撑单元的双CPU开放式数控系统，并将该控制系统应用于龙门铣床数控数字化测量加工系统的开发，获得了良好的效果。本文介绍了基于PMAC的并行双CPU开放式数控数字化测量加工系统，并给出硬、软件的设计框图。本系统的特点是：各微处理器并行工作，软件工作被分散到各级处理器，实现了WlNDOWSNT环境下实时多任务处理，进步了系统的执行速度。2数控系统的硬件构造21PMAC介绍可编程多轴控制器PMAC是美国DeltaTau公司
3、的产品。PMAC运动控制器是一个拥有高性能伺服运动的控制器，它借助于Motorola的DSP5600156002数字信号处理器，可以同时操纵18个轴。这八根轴可以相互联动以便进展完全协调的运动；每一根轴也可以被放人它自己的坐标中，进而得到八个完全独立的运动；或它们中的其它组合形式。PMAC运动控制器可以通过存储在它自己内部的程序进展单独的操纵和运算，而且可以自动对任务进展优先等级判别，进而进展实时的多任务处理。PMAC具有的这种同时执行多个任务并可以正确地进展优先级排序的才能，使得它在处理时间和任务切换的复杂性这两方面大大减轻主机和编程器的负担，进步整个控制系统的运行速度和控制精度。除此而外，
4、PMAC还具有执行运动程序、执行PLC程序、伺服环更新、资源治理及与主机通讯等功能。22数控系统硬件设计龙门铣床控制系统采用工业控制机IPC为根底，在工控机主板上的内扩展槽插上PMAC多轴运动控制器和双端口存储器DPRAM，形成该机床的控制中心。工控机上的CPU与PMAC的CPUDSP56001构成主从式双微处理器构造，两个CPU各自实现相应的功能，其中PMAC主要完成机床三轴的运动控制、控制面板开关量的控制和数字化收集的控制，工控机那么主要实现系统的治理功能。为了实现PMAC多轴运动控制的功能，还需在PMAC板上扩展相应的IO板、伺服驱动单元、伺服电机、编码器等，最终形成一个完好的控制系统。
5、控制系统硬件由主额为233MHz的工业控制机、PMACLite15运动控制器、IO板、双端口RAMDPRAM、伺服单元及沟通伺服电机等组成。数控系统硬件框图如图1所示。1PMAC运动控制器与主机之问的通讯采用了两种方式。一种是总线通讯方式，另一种是利用DPRAM进展数据通讯，主机与PMAC运动控制器主要通过PC总线通讯，至于控制卡和电机的状态、电机位置、速度、跟随误差等数据那么通过DPRAM交换信息。总线通讯方式是指主机到指定的地址上去寻找PMAC运动控制器，其中指定的地址是由PMAC的跳线确定。双端口RAM主要是用来与PMAC进展快速的数据通讯和命令通讯。一方面，双端口RAM在用于向PMAC
6、写数据时，在实时状态下可以快速地将位置数据信息或者程序信息进展重复下载：另一方面，双端口RAM在用于从PMAC中读取数据时，可以快速地重复地获取系统的状态信息。譬如，沟通伺服电机的状态、位置、速度、跟随误差等数据可以不停被更新，并且可以被PLC或者被PMAC自动地写入DPRAM。假如系统中不使用DPRAM，这些数据必须用PMAC的在线命令如?、P、V等，通过PC总线进展数据的存取。由于通过DPRAM进展的数据存取不需要经过通讯13发送命令和等待响应，所以所需的时间要少得多，因此响应的速度就快得多。在该控制系统中，主机和PMAC之间数据的传送利用了PMAC为DPRAM提供的如下功能：DPRAM控
7、制面板功能从主机到PMAC；DPRAM伺服系统状态数据反应功能从PMAC到主机；DPRAM后台常量状态数据反应功能从PMAC到主机；DPRAM后台变量状态数据反应功能从PMAC到主机；DPRAMASCII通讯缓冲区双向；DPRAM二进制转换程序缓冲区从主机到PMAC；除了上面快速自动的存取功能外，还可以用PMAC的M变量和主机的指针变量来指定DPRAM中还没有被使用的存放器，实现数据在主机与PMAC之间的传进。而PMAC在使用数据收集功能时，所收集的数据直接送到DPRAI中，而不是常规的RAM中。该控制系统利用了DPRAM进展数据的自动存取，进步了系统的响应速度和系统加工精度，该机床控制系统的
8、分辨率为1ttm，同时也方便了控制系统中模块之间的陕速通讯和地址表的设定，便于编程。2PMAC系统的内置PLC功能是经智能IO接口的输入输出实现的。在控制系统中，送人PLC的输入信号主要有：操纵面板和机床上的控制按钮、选择开关等信号；各轴的行程开关、机械零点开关等信号；机床电器动作、限位、报警等信号；强电柜中接触器、气动开关接触等信号；各伺服模块工作状态信号等这些信号是通过光电隔离以后送到智能IO接口上，光电隔离有效地将计算机数字量通道与外部经过模拟量通道隔离起来，大大地减小了外部因素的干扰，进步了整机系统的可靠性和稳定性。PLC输出的信号主要有：指示灯信号；控制继电器、接触器、电磁阀等动作信
9、号；伺服模块的驱动使能和速度使能信号等。这些信号经IO接口送到相应的继电器上，最终控制相应的电器。3AD接口板的主要作用是将仿形仪送出的代表压偏量的额定模拟电压转化为数字量，作为压偏量反应信号供闭环仿形控制或者数据收集所用。DA接口将CPU计算出的各轴速度指令信号转化成模拟量送到各轴的沟通伺服模块，以控制各轴伺服电机的运动。该系统的AD转换器内置于PMAC中，同时通过光电耦台器进展光电隔离，有效地将数字地与模拟地隔分开来，进步了系统可靠性和稳定性。3数控系统的软件设计该数控系统采用了前后台式构造，相应地整个软件分为前台程序和后台程序。前台程序的设计充分考虑了软件的开放性，这样就可以根据某些详细
10、要求增加软件的功能模块，为了实现这样的功能，要在调度程序中留有一定的时间片供使用，PMAC应用程序提供了利用中断调用这些模块的功能。前台程序主要包括插补模块、伺服驱动模块、PLC监控模块、数据收集及数字化加工模块等，也可以根据详细要求参加一些新的控制模块。前台程序功能模块如图2所示。align=center图2前后功能模块图/align后台程序主要实现人机对话、数据处理和系统治理等功能。其功能模块如图3所示。align=center图3后台功能模块图/align该数控系统以通用的工业控制机为根底，采用功能强大的运动控制器PMAC承当插补计算、位置控制、速度控制等任务。理论证实，这种双CPU构造的开放式数控系统的方案是完全可行的。这种设计方案对于缩短数控开发周期进步数控系统的加工精度、稳定性和多样性具有重要的意义。0