【正文】 Y N是5級？ Y N是6級？ Y N是7級？ Y以上是NC嵌入PC型開放式數(shù)控系統(tǒng)的總控制原理框圖，控制程序見附錄。第三章 開放式數(shù)控系統(tǒng)的界面 人機界面概述 人機界面（Human Machine Interface, HMI）也稱人機接口或用戶界面，指人與機器交互方式，人與機器相互傳遞信息的媒介和操作環(huán)境。在各類計算機控制系統(tǒng)中，操作者需要通過人機界面向計算機系統(tǒng)傳送控制命令、工作參數(shù)和系統(tǒng)給定值等；各種檢測信號、系統(tǒng)各部分的運行狀況、系統(tǒng)控制效果等也需要通過人機界面輸出，并以盡可能形象和直觀的方式給予顯示，以便于操作者觀察。友好的人機界面一直是各類計算機控制系統(tǒng)設(shè)計者所追求的。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)、計算機技術(shù)和液晶顯示技術(shù)的快速發(fā)展，人機界面技術(shù)近年來有了很大的進步，以液晶觸摸屏為代表的現(xiàn)代人機界面產(chǎn)品正在逐漸取代傳統(tǒng)控制臺面板（開關(guān)、按鈕、旋鈕、撥盤和鍵盤、指示燈、數(shù)碼顯示器等構(gòu)成），或與之相融合。此設(shè)計中，提供操作機床所需的部分按鈕和開關(guān)，可實現(xiàn)方式選擇、倍率選擇、NC啟動和停止、主軸功能、復位等，如圖31所示為系統(tǒng)界面。 開放式數(shù)控系統(tǒng)操作面板鍵盤說明 表31 鍵盤說明序 號 名 稱 用 途 1復位(RESET)鍵解除報警，CNC復位 2輸出(OUTPUT)建RS232接口輸出數(shù)據(jù)啟動，電子盤存盤 3輸入鍵(INPUT)用于輸入?yún)?shù)，補償量等數(shù)據(jù)。從RS232接口輸入數(shù)據(jù)的 啟動MDI方式下程序段指令的輸入 4消除鍵(CAN)消除輸入到鍵輸入緩沖寄存器中的字符或符號鍵輸入緩沖寄存器的內(nèi)容由LCD顯示 5編輯鍵（INST,DEL,ALT）程序編輯（插入，刪除，修改） 表32功能按鍵說明名 稱 用 途POS鍵當前位置顯示（連續(xù)按最終出現(xiàn)的是工件坐標系位置）PRGRM鍵程序顯示（在程序內(nèi)存與上次使用的程序間切換）、MDI頁面顯示DGNOSPARAM鍵進行數(shù)控機床的參數(shù)設(shè)定AUXGRAPH鍵顯示當前圖形參數(shù)MENUOFFSET鍵工具正補 用戶操作面板數(shù)控銑床方式選擇有6種，見表33所示：方 式用 途分 類AUTO程序自動運行方式自動方式EDIT編輯，用于直接通過操作面板輸入數(shù)控程序和編輯程序手動方式 MDI單步進給工作方式自動方式 JOG手動進給方式手動方式STEP增量進給方式手動方式 JOGING手動增量脈沖方式手動方式AUTO方式是自動運行方式。編輯以后的程序可以在這個方式下執(zhí)行，同時在空運行狀態(tài)下可以進行程序格式的正確性校驗（不能檢驗其走刀軌跡是否正確）。EDIT方式是程序編輯存儲方式。程序的儲存和編輯都必須在這個方式下執(zhí)行。MDI方式是手動數(shù)據(jù)輸入方式。一般情況下，MDI方式是用來進行單段的程序控制，它只是針對一段程序編程，不需要編寫加工程序號和程序段號，并且程序一旦執(zhí)行完畢，就不在內(nèi)存中駐留。STEP方式是增量進給方式。在增量進給方式下，每按一下進給方向鍵“+X”、“X”、“+Z”、“Z”，銑床就移動一個進給量（單位步進量）。JOG方式是手動進給方式。在JOG方式下，通過選擇用戶操作面板上的方向鍵“+X”、“X”、“+Z”、“Z”,銑床刀具就朝所選擇的方向連續(xù)進給。進給速度由進給倍率旋鈕來控制，此設(shè)計中為復選框，操作者只需選擇就可。在JOG方式下，同時按住方向鍵和與快速進給鍵，銑床并不以進給倍率旋鈕的進給速度移動，而是快速移動（G00速度倍率）。 ，用于在加工過程中調(diào)節(jié)進給速度，調(diào)節(jié)范圍0200%。使用旋鈕方法：將光標移到旋鈕上，按鼠標左鍵，旋鈕順時針旋轉(zhuǎn)。按鼠標右鍵，旋鈕逆時針旋轉(zhuǎn)。每按動一下，旋鈕向相應的方向移動一個檔位。此設(shè)計中，將旋鈕設(shè)計成復選框，使用這只需根據(jù)需要進行相應的選擇即可。S%為主軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)旋鈕，用于在加工過程中調(diào)節(jié)主軸的轉(zhuǎn)速，調(diào)速范圍：25%250%；使用旋鈕的方法：將光標移到旋鈕上，按鼠標左鍵，旋鈕順時針旋轉(zhuǎn)。按鼠標右鍵，旋鈕逆時針旋轉(zhuǎn)。每按動一下，旋鈕相相應的方向移動一個檔位，此處也設(shè)計為復選框。JOGINC只有在手動方式下才能進行選擇，即選擇手動進給的倍率,范圍:%50%。AXIS SELECTION是移動軸選擇旋鈕，此機床只有X、Y、Z三個軸。使用旋鈕方式：將光標移到旋鈕上，按鼠標左鍵，旋鈕順時針旋轉(zhuǎn)。按鼠標右鍵，旋鈕逆時針旋轉(zhuǎn)，每按動一下，旋鈕向相應的方向移動一個檔位，此處也設(shè)計為復選框。按下ON按鈕后，正轉(zhuǎn)燈亮起，同時顯示現(xiàn)在所在位置：編輯方式下：數(shù)控系統(tǒng)界面必須有保存程序和打開程序的功能：機床配置表主軸停止：程序編輯1. 新建程序(1) 在機床操作面板上，將MODE旋鈕調(diào)到EDIT位置。(2) 打開數(shù)控系統(tǒng)面板。(3) 首先輸入程序名。用右鍵單擊軟鍵盤上的字母和數(shù)字鍵，然后按INSERT鍵。(4) 程序名顯示在屏幕上方，系統(tǒng)自動在下一行加上程序結(jié)束符號：“%”。(5) 輸入程序內(nèi)容。用左鍵單擊軟鍵盤上的數(shù)字和字母鍵。行的結(jié)尾需要輸“；”符號時，按EOB鍵（設(shè)計中未設(shè)計此按鈕）。然后再按INSERT鍵。(6) 繼續(xù)輸入，直到完成程序。完成后需手動保存，下次要輸入程序時，需新建。 2. 打開程序 單擊文件，下拉菜單中有打開選項，單擊，找到程序所在的位置或程序的程序號即可打開。程序打開后，可以對其進行插入、修改和刪除等操作。(1) 插入① 按箭頭鍵，將光標移到需要插入字的位置。②左鍵單擊軟鍵盤上的數(shù)字、字母或符號鍵。③按INSERT鍵。(2) 修改① 按箭頭鍵，將光標移到需要修改的內(nèi)容上。② 左鍵單擊軟鍵盤上的數(shù)字、字母或符號鍵。③ 按ALTER鍵，新輸入的字將替換原來的內(nèi)容。1) 刪除程序中的行按DELETE鍵，行被刪除。2) 刪除輸入?yún)^(qū)中的內(nèi)容在按下INSERT鍵之前，字母、數(shù)字、符號顯示在輸入?yún)^(qū)，要修改這里的內(nèi)容，需要使用軟鍵盤上的CAN鍵。每按一次，刪除一個字符。 界面程序見附錄。第四章 數(shù)控系統(tǒng)的通信隨著CAD/CAM、FMS（柔性制造系統(tǒng)）、CIMS（計算機集成制造系統(tǒng)）及FA（工廠自動化）技術(shù)的發(fā)展，CNC裝置作為現(xiàn)代制造系統(tǒng)的一個組成部分，既要通過有關(guān)的通信設(shè)備與上級計算機及其他的控制設(shè)備直接通信；又要通過計算機網(wǎng)絡(luò)（一般通過工業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)），傳輸有關(guān)的控制信號和信息，進行數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通信，數(shù)控系統(tǒng)與計算機的通信顯得越來越重要。現(xiàn)代CNC系統(tǒng)一般具有與上級計算機或DNC計算機直接通信，或者連入工廠局域網(wǎng)進行網(wǎng)絡(luò)通信的功能。 數(shù)控系統(tǒng)的通信設(shè)備及接口CNC裝置是數(shù)控系統(tǒng)的控制核心，其硬件和軟件實現(xiàn)各種數(shù)控功能，它具有與上位系統(tǒng)、用戶之間的交互設(shè)備、下位系統(tǒng)（各種被控系統(tǒng)）等進行數(shù)據(jù)交換的各種接口。上位系統(tǒng)是DNC系統(tǒng)、FMS或CIMS系統(tǒng)的單元或上位計算機。它一方面為數(shù)控系統(tǒng)進行數(shù)控加工程序和刀具數(shù)據(jù)等的準備，另一方面對數(shù)控系統(tǒng)進行遠程控制（如：數(shù)控系統(tǒng)的啟動/制動等），數(shù)控系統(tǒng)可以將修改過的程序、系統(tǒng)狀態(tài)、故障和報警信號傳送給上為系統(tǒng)。與用戶之間的交互設(shè)備包括數(shù)控操作面板、機床控制面板、顯示器和手搖脈沖發(fā)生器（MPG）等，用以人工進行數(shù)控數(shù)據(jù)輸入，并進行數(shù)控系統(tǒng)的操作和加工控制，CNC裝置通過顯示器向用戶顯示數(shù)控系統(tǒng)的工作過程、狀態(tài)和數(shù)據(jù)。下位系統(tǒng)指驅(qū)動和執(zhí)行機構(gòu)、傳感器和機床電器控制器，它們接受數(shù)控系統(tǒng)的位置、速度、驅(qū)動電流命令值及開關(guān)功能的控制信號，并向數(shù)控系統(tǒng)提供系統(tǒng)實際運行值或運行狀態(tài)，如各種過程數(shù)據(jù)（包括位置、溫度變化）、應答信號和可能發(fā)生的錯誤報警信號。接口是保證信號快速正確傳輸?shù)年P(guān)鍵部分?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都具有完備的數(shù)據(jù)傳輸和通信接口，如采用RS232C串行接口與編程機、微機等外設(shè)通信。如果還要與其他數(shù)控系統(tǒng)或者上級計算機通信，除了RS232C接口外，還有RS422和DNC等多種通信接口。 數(shù)據(jù)通信的基本概念在現(xiàn)代制造系統(tǒng)或各加工單元之間要進行數(shù)據(jù)通信，必須通過有關(guān)通信設(shè)備和傳輸媒體來實現(xiàn)。所以數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是由計算機通信設(shè)備、傳輸媒體和數(shù)控系統(tǒng)組成，如圖41所示[14]。DTE DCE DCE DTE計算機調(diào)制解調(diào)器信道數(shù)控系統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器 圖41 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成 在圖41中，發(fā)送、接受信息的計算機和數(shù)控系統(tǒng)稱為DET（數(shù)據(jù)終端設(shè)備），計算機將控制信息和數(shù)控加工信息傳送給數(shù)控系統(tǒng)，在數(shù)控系統(tǒng)進行加工的過程中，再將有關(guān)的加工狀態(tài)和過程信息傳送給計算機，因此，DET是對信息進行收集和處理的設(shè)備，它們是信息源（信息的發(fā)生端）或信宿（信息的接收端）或兩者兼有。通信過程中要經(jīng)過信號交換裝置將準備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)（二進制代碼）轉(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)男盘?。在通信系統(tǒng)中，將調(diào)制解調(diào)器（信號變換器）和其他一些中間設(shè)備稱為數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備或數(shù)據(jù)通信設(shè)備。數(shù)字信號變?yōu)槟M信號或模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號都是由調(diào)制解調(diào)器MODEM完成。信號時傳輸信息經(jīng)過的路徑，是聯(lián)接兩個DTE的線路，包括傳輸介質(zhì)和有關(guān)的協(xié)議設(shè)備。 數(shù)據(jù)通信方式 CNC裝置要與各種系統(tǒng)和設(shè)備進行信息的傳送，可采用串行方式或并行方式，相距較遠設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳送通常采用串行傳送方式。串行數(shù)據(jù)傳輸時，數(shù)據(jù)是一位一位地在通信線上傳輸?shù)?，發(fā)送端將并行數(shù)據(jù)經(jīng)并串轉(zhuǎn)換硬件轉(zhuǎn)換成串行信號，再逐位經(jīng)傳輸線到達接受端，并在接收端將數(shù)據(jù)從串行信號重新轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，以供接收設(shè)備使用。串行通信的特點是：數(shù)據(jù)按位順序傳送，最少只需一根傳輸線即可完成，串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫炔⑿袀鬏斅?、成本低。串行通信的距離可以從幾米到幾千米。并行數(shù)據(jù)傳輸中有多個數(shù)據(jù)位，同時在兩個設(shè)備之間傳輸，發(fā)送設(shè)備將這些數(shù)據(jù)位通過對應的數(shù)據(jù)線傳送給接受設(shè)備，還可附加一位數(shù)據(jù)校驗位。接受設(shè)備可同時接受到這些數(shù)據(jù)，不需要做任何變換就可直接使用。并行方式主要用于近距離通信，計算機內(nèi)的總線結(jié)構(gòu)就是并行通信的例子。這種方法的有點是傳輸速度快、效率高。但有多少數(shù)據(jù)位就需多少根數(shù)據(jù)線，因此傳送成本高，且只適用于近距離（相距數(shù)米）的通信。在數(shù)據(jù)通信（串行通信）系統(tǒng)中，按通信雙方傳輸信息的同時性可分為單工通信、半雙工通信和全雙工通信。(1) 單工通信 這種通信方式其通信線上的數(shù)據(jù)信息只能按照一個方向傳遞。如圖42a所示數(shù)據(jù)信息只能從發(fā)送端A傳送到接收端B。例如，顯示終端只能接收計算機發(fā)送的數(shù)據(jù)，而不能向計算機發(fā)送數(shù)據(jù)。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，接收端要對所接收的數(shù)據(jù)進行校驗，若有錯，接收端請求重發(fā)原信息，直至正確為止。請求重發(fā)的信息是監(jiān)測信號，其方向與數(shù)據(jù)信息方向相反。為此，另設(shè)一控制信道，專門傳送監(jiān)測信號，用虛線表示。(2) 半雙工通信 這種通信方式其數(shù)據(jù)信息可以雙向傳送，但在某一時刻只允許數(shù)據(jù)在一個方向上傳輸，它實際上是一種切換方向的單工通信，如圖41b所示。該方式要求A、B端都有發(fā)送裝置和接受裝置，若想改變信息的傳輸方向，由開關(guān)KK2進行切換。這種方式使用二線聯(lián)接，適用于終端之間的會話式通信。(3) 全雙工通信 這種通信方式在任意時刻都可以進行雙向通信即允許數(shù)據(jù)同時在兩個方向上傳輸，因此全雙工通信相當于兩個單工通信方式的結(jié)合，它要求發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備都有獨立的接收和發(fā)送能力，因此采用四線聯(lián)接，無需切換，控制簡單。但組成系統(tǒng)造價高，適用于計算機之間的通信，如圖42c所示[11]。 A 數(shù)據(jù)信息 B發(fā)送裝置接收裝置 監(jiān)測信號 a) A B發(fā)送裝置發(fā)送裝置