【文章內(nèi)容簡介】 57 CNC裝置數(shù)據(jù)轉換流程示意圖 下午 3時 19分 數(shù)控技術 58 加工程序 譯 碼 譯碼緩沖區(qū) 刀補處理 刀補緩沖區(qū) 速度預處理 插補緩沖區(qū) 插補處理 運行緩沖區(qū) 伺服驅(qū)動 位控處理 位置反饋 PLC控制 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 ⒈ 譯碼 (解釋 ) 將用文本格式 （ 通常用 ASCII碼 ） 表達的零件加工程序 ， 以程序段為單位轉換成后續(xù)程序 （ 本例是指刀補處理程序 ） 所要求的數(shù)據(jù)結構 （ 格式 ） 。 下午 3時 19分 數(shù)控技術 59 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 Struct PROG_BUFFER { char buf_state； //緩沖區(qū)狀態(tài) ， 0 空； 1 準備好 。 int block_num； //以 BCD碼的形式存放本程序段號 。 double COOR[20]； //存放尺寸指令的數(shù)值 （ μ m） 。 int F,S； //F（ mm/min） S（ r/min） 。 char G0； //以標志形式存放 G指令 。 char G1； char M0； //以標志形式存放 M指令 。 char M1； char T； //存放本段換刀的刀具號 。 char D； //存放刀具補償?shù)牡毒甙霃街?。 }； 下午 3時 19分 數(shù)控技術 60 以標志形式存放 G指令示例 下午 3時 19分 數(shù)控技術 61 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 G00 0 ：無該指令； 1 ：有該指令 G01 0 ：無該指令； 1 ：有該指令 G02 0 ：無該指令； 1 ：有該指令 G03 0 ：無該指令； 1 ：有該指令 G90/G91 0 ： G90 ； 1 ： G91 ｝ G06 0 ：無該指令； 1 ：有該指令 00 ： G40 ； 11 ： G40 01 ： G41 ； 10 ； G42 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 ? 在程序中一般都有由若干個這樣結構組成的程序緩沖區(qū)組 ， 當前程序段被解釋完后便將該段的數(shù)據(jù)信息送入緩沖區(qū)組中空閑的一個 。 后續(xù)程序（ 如刀補程序 ） 從該緩沖區(qū)組中獲取程序信息進行工作 。 下午 3時 19分 數(shù)控技術 62 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 N06 G90 G41 D11 G01 X200 Y300 F200 ； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Struct PROG_BUFFER { char buf_state； 0： (開始 )； 1（；） ⑨ int block_num； 06（ N06） ① double COOR[20]； COOR[1]=202200；（ X200） ⑥ COOR[2]=300000；（ Y300） ⑦ int F,S； F=200；（ F200） ⑧ char G0； D5=0；（ G90） ② D6,D7=0,1（ G41） ③ D1=1；（ G01） ⑤ …… char D； D=11（ D11） ④ }； 下午 3時 19分 數(shù)控技術 63 2. 刀補處理 (計算刀具中心軌跡 ) 刀補處理的主要工作 ： ? 根據(jù) G90/G91計算零件輪廓的終點坐標值 。 ? 根據(jù) R和 G41/42， 計算本段刀具中心軌跡的終點（ P’e/P〃 e） 坐標值 。 ? 根據(jù)本段與前段連接關系 ， 進行段間連接處理 。 下午 3時 19分 數(shù)控技術 64 Pe(200,300) P0 (72,148) X Y G41 G42 P’e P”e R eP? 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 3. 速度預處理 主要功能是根據(jù)加工程序給定的進給速度 ， 計算在每個插補周期內(nèi)的合成移動量 ， 供插補程序使用 。 下午 3時 19分 數(shù)控技術 65 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 速度處理程序主要完成以下幾步計算 ： ?計算本段總位移量： 直線 ：合成位移量 L； 圓弧 ：總角位移量 α 。 該數(shù)供插補程序判斷減速起點和終點之用。 ?計算每個插補周期內(nèi)的合成進給量： Δ L= FΔ t/60 （ μ m） 式中： F進給速度值（ mm/min）； △ t數(shù)控系統(tǒng)的插補周期（ ms） 下午 3時 19分 數(shù)控技術 66 L α 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 4. 插補計算 主要功能： ? 計算插補周期的實際合成位移量： △ L1=△ L*修調(diào)值 ? 分解 △ L1 → （ △ X △ Y1） 將 △ L1按插補的線形 （ 直線 ， 圓弧等 ） 和本插補點所在的位置分解到各個進給軸 ， 作為各軸的位置控制指令 （ △ X △ Y1） 。 經(jīng)插補計算后的數(shù)據(jù)存放在運行緩沖區(qū)中 ， 以供位置控制程序之用 。 插補模塊以系統(tǒng)規(guī)定的插補周期 △ t定時運行 。 下午 3時 19分 數(shù)控技術 67 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 下午 3時 19分 數(shù)控技術 68 f（） 插補輸出 △ X1△ Y1 指令位置 X1新 Y1新 跟隨誤差 △ X3△ Y3 X2新 Y2新 實際位置 反饋位置增量 △ X △ Y2 X1舊 Y1舊 X2舊 Y2舊 速度指令 VX、 VY 圖 316 位置控制轉換流程 + + + + + 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 位置控制完成以下幾步計算： ? 計算新的位置指令坐標值： X1新 = X1舊 +△ X1； Y1新 = Y1舊 +△ Y1； ? 計算新的位置實際坐標值： X2新 = X2舊 +△ X2； Y2新 = Y2舊 +△ Y2 ? 計算跟隨誤差 (指令位置值 — 實際位置值 )： △ X3= X1新 X2新 ； △ Y3= Y1新 Y2新 ； ? 計算速度指令值： VX=f（ △ X3） ； VY=f（ △ Y3） 下午 3時 19分 數(shù)控技術 69 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 f( )是位置環(huán)的調(diào)節(jié)控制算法 ， 具體的算法視具體系統(tǒng)而定 。 這一步在有些系統(tǒng)中是采用硬件來實現(xiàn)的 。 VX、 VY送給伺服驅(qū)動單元 ， 控制電機運行 ，實現(xiàn) CNC裝置的軌跡控制 。 下午 3時 19分 數(shù)控技術 70 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 三 、 CNC裝置的軟件系統(tǒng)特點 CNC系統(tǒng)是典型的實時控制系統(tǒng) 。 CNC裝置的系統(tǒng)軟件則可看成是一個專用實時操作系統(tǒng) 。 由于其應用領域是工業(yè)控制領域 （ 多任務性 、 實時性 ） ， 因此 ， 分析和了解這些要求是至關重要的 ， 因為它既是系統(tǒng)設計和將來軟件測試的重要依據(jù) ， 也是確定系統(tǒng)功能和性能指標的過程 。 同時 ， 這些要求也應是 CNC系統(tǒng)軟件的特點 。 下午 3時 19分 數(shù)控技術 71 1. 多任務性與并行處理技術 – （ 1） CNC控制要求的多任務性 ? 任務定義： 可并發(fā)執(zhí)行的程序在一個數(shù)據(jù)集合上的運行過程 。 ? CNC的功能則可定義為 CNC的任務： 顯示、譯碼、刀補、速度處理、插補處理、位置控制 、 … ? CNC系統(tǒng)的任務要求并行處理： 為了保證控制的連續(xù)性和各任務執(zhí)行的 時序配合 要求，CNC系統(tǒng)的任務必須采用并行處理，而不能逐一處理 。 下午 3時 19分 數(shù)控技術 72 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 ? （ 2） 基于并行處理的多任務調(diào)度技術 – 并行處理定義： ? 系統(tǒng)在 同一時間間隔 或 同一時刻 內(nèi)完成兩個或兩個以上任務處理的方法 。 – 采用并行處理技術的目的 ： ? 合理使用和調(diào)配 CNC系統(tǒng)的資源 ? 提高 CNC系統(tǒng)的處理速度 。 下午 3時 19分 數(shù)控技術 73 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 ?（ 3）并行處理的實現(xiàn)方式： – 資源分時共享 – 并發(fā)處理（例如：流水處理） 這些實現(xiàn)方式與 CNC系統(tǒng)的硬件結構密切相關。 下午 3時 19分 數(shù)控技術 74 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 ? （ 4） 資源分時共享 （ 對單一資源的系統(tǒng) ） ? 在單 CPU結構的 CNC系統(tǒng)中，可采用 “ 資源分時共享 ” 并行處理技術。 ? 資源分時共享 ——在規(guī)定的時間長度 （ 時間片 ）內(nèi) ， 根據(jù)各任務實時性的要求 ， 規(guī)定它們占用 CPU的時間 ， 使它們分時共享系統(tǒng)的資源 。 ? “ 資源分時共享 ” 的技術關鍵： 其一：各任務的優(yōu)先級分配問題 。 其二：各任務占用 CPU的時間長度 ， 即 時間片的分配問題 。 下午 3時 19分 數(shù)控技術 75 資源（ CPU） 分時共享圖 下午 3時 19分 數(shù)控技術 76 … 譯碼 刀補 I/O 顯示 初始化 位置控制 插補運算 背景程序 4ms 8ms 16ms 中斷級別高 中斷級別低 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 各任務占用 CPU 時間示意圖 下午 3時 19分 數(shù)控技術 77 0ms 4ms 8ms 12ms 16ms 位置控制 插補運算 背景程序 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 資源分時共享技術的特征 : ? 在任何一個時刻只有一個任務占用 CPU； ? 在一個時間片 （ 如 8ms或 16ms） 內(nèi) ， CPU并行地執(zhí)行了兩個或兩個以上的任務 。 因此 ， 資源分時共享的并行處理只具有宏觀上的意義 ， 即從微觀上來看 ， 各個任務還是逐一執(zhí)行的 。 下午 3時 19分 數(shù)控技術 78 第三節(jié) CNC系統(tǒng)軟件結構 ?（ 5） 并