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CNC機床的裝置軟件結構

日期：2009年09月29　來源：本站原創　關鍵字：CNC機床
CNC數控裝置的軟件是為完成CNC機床系統的各項功能而專門設計和編制的，是數控加工的一種專用軟件，又稱為系統軟件(系統程序)，其管理作用類似于計算機的操作系統的功能：不同的CNC裝置，其功能和控制方案也不同，因而各系統軟件在結構上和規模上差別較大，各廠家的軟件互不兼容。現代數控機床的功能大多采用軟件來實現，所以，系統軟件的設計及功能是CNC機床系統的關鍵。
1．軟件結構的特點
(1)CNC裝置的軹／硬件界面
軟件結構取決于CNC裝置中軟件和硬件的分工，也取決于軟件本身的工作性質。硬件為軟件運行提供支持環境。軟件和硬件在邏輯上是等價的，由硬件能完成的工作原則上也可以由軟件完成。硬件處理速度快，但造價高；軟件設計靈活，適應性強，但處理速度慢。因此CNC裝置中，軟、硬件的分工是由性6D價格比決定的。
CNC機床系統中實時性要求最高的任務就是插補和位控，即在一個采樣周期中必須完成控制策略的計算，而且還要留有一定的時間去做其他的事。CNC機床系統的插補器既可面向軟件也可面向硬件。現代CNC裝置中，軟件和硬件的界面關系是不固定的。早期的NC裝置中，數控系統的全部功能都由硬件來實現，隨著計算機技術的發展，計算機參與了數控系統的工作，構成了計算機數控(CHIC)系統，由軟件完成數控工作。隨著產品的不同、功能要求的不同軟件和硬件的界面足不一樣的，歸結起來，主要有以下三種類型：
①不用軟件插補器，插補完全由硬件完成的CNC系統。
②由軟件插補器完成粗插補，由硬件插補器完成精插補的CNC機床系統。
3.帶有完全用軟件實施的插補器的CNC系統。
(2)系統軟件的內容及結構類型
CNC系統是一個專用的實時多任務計算機系統，在其控制軟件中融合了當今計算機軟件技術中的許多先進技術，其中最突出的是多任務并行處理和多重實時中斷技術。CNC裝置通常作為一個獨立的過程控制單元用于工業自動化生產中，因此，它的系統軟件包括管理和控制兩大部分。系統的管理部分包括輸入、I／O處理、通信、顯示、診斷以及加工程序的編制管理等程序，系統的控制部分包括譯碼、刀具補償、速度處理、插補和位置控制等軟件。
數控的基本功能由上面這些功能子程序實現。這是任何一個計算機數控系統所必須具備的功能，功能增加，子程序就增加。不同的系統軟件結構中對這些子程序的安排方式不同，管理方式也不同。在單微處理器數控系統中，常采用前后臺型的軟件結構和中斷型的軟件結構；在多微處理器數控系統中將微處理器作為一個功能單元利用上面的思想構成相應的軟件結構類型。多微處理器數控裝置中，各個CPU分別承擔一定的任務，它們之間的通信依靠共享總線和共享存儲鉛進行協調。在于系統較多時，也可采用相互通信的方法。無論何種類型的結構，CNC機床裝置的軟件結構都具有多任務并行處理和多重實時中斷的特點。
(3)多任務并行處理
數控加工時，CNC裝置要完成許多任務。在多數情況下，管理和控制的某些工作必須同時進行。例如，為使操作人員及時地了解CNC裝置的工作狀態，管理軟件中的顯示模塊必須與控制軟件同時運行。當在插補加工運行時，管理軟件中的零件程序輸入模塊必須與控制軟件同時運行。而當控制軟件運行時，其本身的一些處理模塊也必須同時運行，例如，為了保證加工過程的連續性，即刀具在各程序之間不停刀，譯碼、刀具補償和速度處理模塊必須與插補模塊同時運行，而插補程序又必須與位置控制程序同時進行。
(4)實時中斷處理
CNC系統軟件結構的另一個特點是實時中斷處理。CNC機床系統程序以零件加工為對象，每個程序有許多子程序(子過程)，它們按預定的順序反復執行，各步驟間關系十分密切，有許多子程序實時性很強，這就決定了中斷成為整個系統不可少的重要組成部分。CNC機床系統的中斷管理主要靠硬件完成，而系統的中斷結構決定了軟件結構。
①CNC系統的中斷類型
外部中斷。主要有外部監控中斷(如緊急停)和鍵盤、操作面板輸入中斷。外部監控中斷的實時性要求很高，將它放在較高的優先級上，而鍵盤和操作面板輸入中斷則放在較低的中斷優先級上。在有些系統中，甚至用查詢的方式來處理它。內部定時中斷。主要有插補周期定時中斷和位置采樣定時中斷。在有些系統中這兩種定時中斷合二為一。但在處理時，總是先處理位置控制，然后處理插補運算。
● 硬件故障中斷。它是各種硬件故障檢測裝置發出的中斷，如存儲器出錯、定時器出錯、插補運算超時等。
● 程序性中斷。它是程序中出現的異常情況的報謄中斷，如各種溢出、除零等。
②cNc系統中斷結構模式
前、后臺軟件結構中的中斷模式在前、后臺軟件結構中，前臺程序是一個中斷服務程序，完成全部的實時功能。后臺(背景)程序是一個循環運行程序，管理軟件和插補準備
在這里完成。后臺程序運行中，實時中斷程序不斷插入，與后臺程序相配合，共同完成零件加工任務。
中斷型軟件結構中的中斷模式
中斷型軟件結構的特點是除了初始化程序之外，整個系統軟件的各種任務模塊分別安排在不同級別的中斷服務程序中，整個軟件就是一個大的中斷系統。其管理功能主要通過各級中斷服務程序之間的相互通信來解決。

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