數(shù)控自動車床系統(tǒng)采用了前后臺式結(jié)構(gòu),相應(yīng)地整個軟件分為前臺程序和后臺程序。前臺程序的設(shè)計充分考慮了軟件的開放性,這樣就可以根據(jù)某些具體要求增加軟件的功能模塊,為了實(shí)現(xiàn)這樣的功能,要在調(diào)度程序中留有一定的時間片供使用,PMAC應(yīng)用程序提供了利用中斷調(diào)用這些模塊的功能。數(shù)控自動車床前臺程序主要包括插補(bǔ)模塊、伺服驅(qū)動模塊、PLC監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)采集及數(shù)字化加工模塊等,也可以根據(jù)具體要求加入一些新的控制模塊。前臺程序功能模塊,如圖2所示。后臺程序主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話、數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)管理等功能。
數(shù)控自動車床PMAC板的內(nèi)置PLC功能是經(jīng)智能I/O接口的輸入輸出實(shí)現(xiàn)的。在控制系統(tǒng)中,送入PLC的輸入信號主要有:操作面板和機(jī)床上的控制按鈕、選擇開關(guān)等信號;各軸的行程開關(guān)、機(jī)械零點(diǎn)開關(guān)等信號;機(jī)床電器動作、限位、報警等信號;強(qiáng)電柜中接觸器、氣動開關(guān)接觸等信號;各伺服模塊工作狀態(tài)信號等。數(shù)控自動車床這些信號是通過光電隔離以后送到智能I/O接口上,光電隔離有效地將計算機(jī)數(shù)字量通道與外部過程模擬量通道隔離起來,大大地減小了外部因素的干擾,提高了整機(jī)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。數(shù)控自動車床PLC輸出的信號主要有:指示燈信號;控制繼電器、接觸器、電磁閥等動作信號;伺服模塊的驅(qū)動使能和速度使能信號等。這些信號經(jīng)I/O接口送到相應(yīng)的繼電器上,zui終控制相應(yīng)的電器。
數(shù)控自動車床雙端口RAM主要是用來與PMAC進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)通訊和命令通訊。一方面,雙端口RAM在用于向PMAC寫數(shù)據(jù)時,在實(shí)時狀態(tài)下能夠快速地將位置數(shù)據(jù)信息或程序信息進(jìn)行重復(fù)下載:另一方面,數(shù)控自動車床雙端口RAM在用于從PMAC中讀取數(shù)據(jù)時,可以快速地重復(fù)地獲取系統(tǒng)的狀態(tài)信息。譬如,交流伺服電機(jī)的狀態(tài)、位置、速度、跟隨誤差等數(shù)據(jù)可以不停被更新,并且能夠被PLC或被PMAC自動地寫入DPRAM。如果數(shù)控自動車床系統(tǒng)中不使用DPRAM,這些數(shù)據(jù)必須用PMAC的在線命令(如?、P、V等),通過PC總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取。由于通過DPRAM進(jìn)行的數(shù)據(jù)存取不需要經(jīng)過通訊口發(fā)送命令和等待響應(yīng),所以所需的時間要少得多,因此響應(yīng)的速度就快得多。
數(shù)控自動車床具有一般數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn),能根據(jù)數(shù)控加工程序,自動完成從點(diǎn)火)預(yù)熱)通切割氧)切割)熄火)返回原點(diǎn)的整套切割過程。但數(shù)控自動車床又有別于一般數(shù)控金屬切削機(jī)床,它利用氧)乙炔火焰把鋼板割縫加熱到熔融狀態(tài),用高壓氧吹透鋼板進(jìn)行切割,而不像金屬切削機(jī)床那樣,是用金屬切削工具與工件剛性接觸來進(jìn)行切削加工。數(shù)控自動車床由于各種因素的影響,有時會發(fā)生鋼板未割穿的現(xiàn)象,此時割炬應(yīng)暫停下來按原軌跡準(zhǔn)確地返回到未割穿點(diǎn),再按原軌跡重新切割,因此必須具有隨時實(shí)現(xiàn)暫停及按原軌跡返回的功能。
該數(shù)控自動車床采用工業(yè)PC機(jī)為基礎(chǔ),在工控機(jī)主板上的ISA擴(kuò)展槽插上PMAC多軸運(yùn)動控制器,形成該機(jī)床的控制中心。工控機(jī)上的CPU與PMAC卡的CPU構(gòu)成主從式雙微處理器結(jié)構(gòu),兩個CPU各自實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能,其中PMAC主要完成機(jī)床三軸的運(yùn)動控制、控制面板開關(guān)量的控制和數(shù)字化采集的控制,數(shù)控自動車床工控機(jī)則主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的管理功能。為了實(shí)現(xiàn)PMAC多軸運(yùn)動控制的功能,還需在PMAC板上擴(kuò)展相應(yīng)的I/O板、伺服驅(qū)動單元、伺服電機(jī)、編碼器等,zui終形成一個完整的控制系統(tǒng)。
在分析了數(shù)控自動車床加工工藝的基礎(chǔ)上,開發(fā)了基于工業(yè)PC機(jī)和PMAC板的數(shù)控系統(tǒng),該數(shù)控系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面及切割軌跡的動態(tài)跟蹤功能,數(shù)控自動車床使用操作十分方便,適合于工業(yè)現(xiàn)場使用。
