解析可入群數控系統的總體設計與硬件和主控軟件
工業設備集群監控即如圖 1 將工業自動化設備 組織 起來 這樣做的好處是可以由一個操作者監控一個 群 提高了勞動生產率 同時 群 可連入網絡 易于實施遠程控制實施圖 1 障礙在于 原有的自動化設備不具備入群的功能 而僅給自動化設備增加入群功能來構建圖 1 勢必造成圖 1 系統功能的冗余而增加成本 較好的開發方法是將圖 1 看作一個系統 下位機 自動化設備 不過是系統的 元素 首先考慮的是系統應有的功能和功能如何在系統中分布 然后再考慮 元素 功能的實現設 自動化設備 為兩坐標精工系統 一個獨立的精工系統的功能有編輯 空運行(含離線插補) 零件加工(含在線插補) 手動 回零 對刀和顯示 而圖 1 系統的功能在上位機與下位機之間的分布是 1) 上位機(集群監控機)的功能 編輯 虛擬加工(含離線插補) 零件加工 手動 回零 圖形顯示 網絡通信(連接下位機) 網關功能(連接 Internet)等 2) 下位機(可入群精工系統)的功能有 零件加工 手動 回零 對刀 數字顯示 網絡通信(連接上位機)等[1]其中 零件加工 是依離線插補的結果(自定義指令和機加工數據流)進行的[2]顯然 圖 1 中精工系統與獨立的精工系統相比 功能有較大不同1 總體設計1.1 工況與設定工況的操作設置五種工況以分別完成下位機除網絡通信外的所有功能 零件加工(AUTO) 回零(ZRT) 手動 1(H1) 手動 2(H2) 手動 3(H3)三種手動工況對應不同的刀架驅動速度 任何手動工況下都可以完成對刀功能圖 1 系統要求既能在下位機設定自身工況 也能在上位機設定該下位機的工況 這就意味著下位機上常見的波段開關設置工況的方法不可取 筆者在下位機設立一個 工況鍵 和一個 工況標識 變量 工況標識 既可由 工況鍵 修改 也可以由上位機直接修改 工況標識 為 0 到 4 的取值 分別對應 5 種工況1.2 輸入 輸出與顯示輸入信號主要來自精工系統操作鍵 主要有 4 個手動鍵 X+ X- Z+ Z- 啟動鍵 急停鍵 單步/連續選擇開關 以及行程限位開關和控制螺紋加工的光電編碼器輸出信號除對驅動電路的輸出(以驅動刀架)之外 主要由 M S T 指令產生 有控制主軸轉速 控制刀架自動轉位等輸出顯示器采用 1 個米字管和 7 個 8 段 LED 用一個鍵切換即時顯示內容1.3 驅動電路與網絡通信驅動電路與精工系統是否入群無關 本文不作討論 網絡通信功能涉及到的技術較多 另有討論的專文 本文僅介紹與之相關的硬件2.硬件方案采用 8031 單片機 程序存儲器 ROM 容量用 32KB(基于筆者的開發經驗確定) 數據存儲器主要保存上位機傳來的機加工數據流 其容量大小決定加工工件的大小 一個字節數據流對應加工軌跡長度為 4*10-2mm[2]若選擇 32KBRAM 作為數據存儲器 其對應的加工軌跡長度為 32K*4*10-2mm 近 1300mm 可以滿足絕大多數情況下的加工要求工況鍵 接入 8031 的外部中斷 0 在相應中斷服務程序中修改 工況標識 并用一個輸出接口控制 5 個 LED 對應指示 5 種工況用一個輸入接口接入鍵 X+ X- Z+ Z- 光電編碼器接到 8031 的 T1 和 T0腳 其他輸入鍵接到 P1 口用一個輸出接口控制驅動電路驅動刀架 一個輸出接口輸出與 M S T 指令對應的 編碼 由此產生相應控制信號 另外用九個輸出接口控制顯示器為構建圖 1 系統 為 8031 串行口新增了以 RS-232 電平標準的半雙工通信接口電路限于篇幅 電路圖從略3.主控軟件圖 2 為系統軟件總框圖 其中 工況標識 由外部中斷 0 服務程序設定或由上位機傳來 所謂主控軟件指圖 2 中標號 WORKST 到標號 WORKEND 部分圖 3 為主控軟件框圖 圖 3 考慮了多指令共段和共段指令執行順序 TST 分支實現除 T00 指令外全部 T 指令的功能 M1S 分支實現 了 M03 M04 M06 M97 M98 M99 M21 M22 M23 M24 M25M26 M27 M28 等指令的功能 M2S 分支實現了 M00,M02,M05,M30,M20 等指令的功能 也考慮了模態指令的處理可入群精工系統的獨特部分在圖 3 以標號 GST 開始 WK4 結束的分支 這一分支的詳細框圖見圖 5圖 5 各分支對應相應的 G 指令 其中的 G00 G01 G32 G33 對應無須插補的加工指令 需要插補的 G01 指令和曲線插補都由上位機離線插補成機加工數據流 并傳遞到下位機 由 G02 指令(自定義指令中 G02 已經不是圓弧插補指令)標識之 G02 指令格式為 G02xx yy xx 和 yy 都為兩字節 分別指示數據流存放地起始地址和終止地址圖 6 為圖 5 的 G02 分支框圖 圖中的標識 sdkzh 由圖 4 置位sdkzh 為 1 表示刀架已進給一步(10-2mm) 圖 4 為定時器 0 中斷服務程序 它控制加工速度 刀架進給和即時坐標顯示其它程序或復用原程序或另文介紹 故此處不贅述4.結束語這是一個應用項目的技術方案 它實現了文獻[1] [2]的內容 限于篇幅 本文沒有給出具體硬件電路和全部軟件框圖 但給出了硬件的詳細方案和介紹了有自身特色的主控軟件 由于本精工系統是圖 1 的 元素 在圖 1 系統功能不變的前提下 元素 的功能得到簡化甚至部分功能取消 這使系統成本下降且便于集群監控 這樣的系統也易于構建工業自動線或接入互聯網實現遠程監控 有較好實際意義本文由海天精工文章整理發表，文章來自網絡僅參考學習，本站不承擔任何法律責任。http://www.hblengqueta.cn/