專利名稱：一種數(shù)控系統(tǒng)下位機的軟件實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計算機數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是能實現(xiàn)一種計算機數(shù)控系統(tǒng)下位機控制軟件的方法。
背景技術(shù)：
目前，一般的計算機數(shù)控系統(tǒng)均是采用工業(yè)計算機，將鍵盤、顯示、運算、控制和輸出固定地連接在一起，組裝成一個裝置。這些系統(tǒng)體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連線多，性能差，進給速度低，維護不方便，不能實現(xiàn)長距離通信。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊的下位機的軟件實現(xiàn)方法，它充分設(shè)計和構(gòu)造了下位機的功能。上位機只有鍵盤、顯示和通信，而下位機集成了運算、控制、通信和輸出的全部功能，通過一根電纜連接上、下位機，實現(xiàn)了計算機數(shù)控系統(tǒng)上下位機分離。從而達到這種數(shù)控系統(tǒng)體積小、結(jié)構(gòu)簡單、連線少、上下位機可以長距離通信的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種計算機數(shù)控系統(tǒng)下位機軟件的實現(xiàn)方法，其特征在于1.微處理器作為中央運算控制部件，集成了調(diào)度、控制和計算處理功能，微處理器通過地址總線和數(shù)據(jù)總線與位置控制部件連接，同時也與輸入輸出(DI/DO)部件及可編程邏輯陣列連接，可編程邏輯陣列決定了內(nèi)部控制功能，它將控制DI/DO和位置控制部件的地址和數(shù)據(jù)流向，位置控制部件將插補信息送到被控設(shè)備——數(shù)控機械設(shè)備的伺服系統(tǒng)中，驅(qū)動伺服或步進電機運轉(zhuǎn)，電機上的編碼器信號，通過編碼器接口電路反饋到位置控制部件中，微處理器控制DI/DO部件對被控設(shè)備作讀寫操作。使用ISO代碼+DC1～DC5信號實現(xiàn)上位機和下位機之間的直接通信。
2.通過微處理器中的運算和控制程序，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)下位機的八種功能，具體包括下列步驟
(1)系統(tǒng)初始化進行微處理器的初始化，伺服使能及位置控制部件的初始化，為運算和控制作準備。
(2)循環(huán)主程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)上傳功能。
(3)8ms中斷控制，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的8種工作方式的功能，即①EDIT編輯方式功能；②MEM自動運轉(zhuǎn)方式功能；③MDI手動數(shù)據(jù)輸入功能；④DNC上位機對下位機的直接控制功能；⑤JOG手動連續(xù)進給功能；⑥MPG手搖盤控制功能；⑦STEP單步進給功能；⑧ZRN返回參考點功能。
(4)通信任務(wù)①下位機(NC)——>上位機(PC)傳送坐標值、速度值、I/O狀態(tài)、報警狀態(tài)以及被控數(shù)控機械當前的狀態(tài)給人機界面顯示。
②上位機(PC)——>下位機(NC)傳送參數(shù)、譯碼后的數(shù)控程序以及對數(shù)控機械的指令信息。
③通信使用ISO代碼+DC1～DC5信號，其中，DC1為發(fā)送方請求信號，DC2為接收方應(yīng)答信號，DC3為接收方忙信號，DC4為發(fā)送數(shù)據(jù)完畢信號，DC5為接到結(jié)束信號回應(yīng)。
本發(fā)明的工作原理是數(shù)控系統(tǒng)的控制和調(diào)度功能用軟件實現(xiàn)，在微處理器的ROM以及外擴ROM芯片中集成了八種方式的軟件以及通信任務(wù)的軟件，而在外接的RAM芯片中裝載數(shù)控加工零件的程序和參數(shù)，微處理器按照規(guī)定的通信協(xié)議，將上位機的指令和數(shù)據(jù)通過通信接口傳送到下位機的RAM和位置控制部件中，主控制的八種方式對應(yīng)8個控制軟件，分別完成下位機的位置控制、參數(shù)設(shè)置、故障診斷、DI/DO狀態(tài)控制以及輸出報警信息等功能，直至被控數(shù)控機械設(shè)備加工出所需的數(shù)控零件來。
本發(fā)明的效果是采用軟件實現(xiàn)數(shù)控主控制的多種方式，使得下位機的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，性能高，采用通信協(xié)議實現(xiàn)上下位機通信，使得通信電纜少，上下位機分離，通信距離可以加長，可靠性提高，維護方便。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明


圖1是本發(fā)明的硬件框圖；圖2是本發(fā)明的軟件結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明的初始化程序流程圖；圖4是主控制八種方式的流程圖；圖5是串口通信服務(wù)程序的流程圖。
實施例圖1中，左側(cè)虛線所框的為上位機(PC)，右側(cè)虛線所框的為被控設(shè)備——數(shù)控機械設(shè)備(MT)，中間實線框內(nèi)為本發(fā)明的硬件連線圖，微處理器C通過地址線和數(shù)據(jù)線與RAM芯片A、擴展ROM芯片O、通信接口B、位置控制部件P、可編程邏輯陣列L、DI/DO接口電路D等進行連接，可編程邏輯陣列L通過其邏輯判別方式連接位置控制部件P和DI/DO接口電路D，位置控制部件P和DI/DO接口電路連到數(shù)控機械設(shè)備(MT)上，數(shù)控機械設(shè)備(MT)的編碼器反饋信號通過編碼器接口G連接到位置控制部件P中，微處理器C和擴展ROM芯片O中集成了數(shù)控主控制程序，RAM芯片A中集成了數(shù)控加工程序和參數(shù)，通過微處理器C的調(diào)度和控制功能，實現(xiàn)下位機的全部功能。
圖2是系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)圖，首先進行系統(tǒng)的初始化，在初始化后，進入主體程序，在主體程序中完成顯示和傳送的任務(wù)，并且隨時響應(yīng)中斷，并執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序，包括執(zhí)行8ms中斷服務(wù)程序和串口中斷服務(wù)程序。
圖3所示為初始化子程序流程圖，首先關(guān)中斷，然后將RAM清零、置數(shù)，將微處理器的寄存器初始化，包括設(shè)置定時器的工作方式(定時器1用來產(chǎn)生8ms中斷，定時器2用作波特率發(fā)生器)和初始計數(shù)值、串口初始化、中斷優(yōu)先級別設(shè)置，再進入位置控制部件的初始化，進入錯誤檢測、伺服使能，在這些功能完成后，啟動定時器，開中斷，至此，完成了初始化的全過程。
圖4所示為8ms中斷服務(wù)子程序，微處理器內(nèi)部計時器1每計時8ms產(chǎn)生一次中斷，在中斷服務(wù)子程序中實現(xiàn)數(shù)控的主要控制功能，主要包括從規(guī)定的地址讀入輸入信號(MT到NC的信號)，掃描輸入端口，刷新輸入信號映像區(qū)，將輸出信號(NC到MT的信號)映像區(qū)中的數(shù)據(jù)送到規(guī)定地址的輸出端口；讀位置控制部件狀態(tài)，檢測急停、伺服報警、限位信號及錯誤狀態(tài)，并進行相應(yīng)的處理；判斷當前的操作方式并轉(zhuǎn)入該方式的處理。如果當前操作方式是EDIT方式，則執(zhí)行EDIT方式子程序，在EDIT方式子程序中，用戶進行零件程序的編輯工作；如果當前操作方式是MEM方式，則執(zhí)行MEM方式子程序，在MEM方式子程序中，自動執(zhí)行已經(jīng)裝載到下位機的零件程序；如果當前操作方式是MDI方式，則執(zhí)行MDI方式子程序，在MDI方式子程序中，執(zhí)行用戶手動數(shù)據(jù)輸入的一小段程序，MDI方式下用戶輸入的程序不予保存；如果當前操作方式是DNC方式，則執(zhí)行DNC方式子程序，在DNC方式子程序中，上位機連續(xù)向下位機傳送程序，而下位機則不間斷地執(zhí)行上位機傳來的程序；如果當前操作方式是JOG方式，則執(zhí)行JOG方式子程序，在JOG方式子程序中，根據(jù)操作面板上選定的坐標軸和進給方向，以參數(shù)設(shè)定的進給倍率為100％時的進給速度×JOG進給倍率所得的進給速度連續(xù)進給；如果當前操作方式是MPG方式，則執(zhí)行MPG方式子程序，在MPG方式子程序中，通過手搖盤控制軸的運動，每格的進給量可用倍率更改，每搖一格，可選擇進給0.001mm、0.01mm、0.1mm或1mm。即從0xf500讀數(shù)，并乘手搖倍率后，作為選定軸的進給量；如果當前操作方式是STEP方式，則執(zhí)行STEP方式子程序，在STEP方式子程序中，每按一次JOG+或JOG-，進給0.001mm、0.01mm、0.1mm或1mm，由手搖倍率決定；如果當前操作方式是ZRN方式，則執(zhí)行ZRN方式子程序，在ZRN方式子程序中，完成手動返回參考點的功能。
圖5所示為串口中斷服務(wù)子程序，進入中斷服務(wù)子程序后首先要判斷是否接收中斷，如果不是，則返回主程序，如果是，則讀取接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)后，判斷是否DC1(DC1表示上位機請求發(fā)送數(shù)據(jù))，如果是DC1，則清寫數(shù)據(jù)指針w_in及com_in，準備接收數(shù)據(jù)，然后返回主程序。如果不是DC1，則判斷是否DC3(DC3表示上位機忙)，如果是，則取確認命令為DC3，如果不是DC3，則判斷是否DC4(DC4表示上位機發(fā)送數(shù)據(jù)完畢)，如果不是DC4，則處理當前接收到字符后返回主程序，如果是DC4，則根據(jù)數(shù)據(jù)的類型將數(shù)據(jù)存放在不同的RAM區(qū)或作相應(yīng)的處理。接收到程序時根據(jù)操作方式放在不同的RAM區(qū)，EDIT方式下程序放在自動程序區(qū)，程序中的分號忽略，程序連續(xù)存放，DNC方式下程序放在DNC程序區(qū)，DNC程序區(qū)以分號為界，一條指令占一行，MDI方式下程序放在MDI程序區(qū)。收到參數(shù)放在RAM的參數(shù)區(qū)，收到命令就根據(jù)命令的內(nèi)容進行處理。
權(quán)利要求
1.一種計算機數(shù)控系統(tǒng)下位機軟件的實現(xiàn)方法，其特征是它是將微處理器作為中央運算控制部件，集成了調(diào)度、控制和計算處理功能，微處理器通過地址總線和數(shù)據(jù)總線與位置控制部件連接，同時也與輸入輸出(DI/DO)部件及可編程邏輯陣列連接，可編程邏輯陣列決定了內(nèi)部控制功能，它將控制DI/DO和位置控制部件的地址和數(shù)據(jù)流向，位置控制部件將插補信息送到被控設(shè)備——數(shù)控機械設(shè)備的伺服系統(tǒng)中，驅(qū)動伺服或步進電機運轉(zhuǎn)，電機上的編碼器信號，通過編碼器接口電路反饋到位置控制部件中，微處理器控制DI/DO部件對被控設(shè)備作讀寫操作。使用ISO代碼+DC1～DC5信號實現(xiàn)上位機和下位機之間的直接通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機數(shù)控系統(tǒng)下位機軟件的實現(xiàn)方法，其特征在于通過微處理器中的運算和控制程序，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)下位機的八種功能，具體包括下列步驟(1)系統(tǒng)初始化進行微處理器的初始化，伺服使能及位置控制部件的初始化，為運算和控制作準備。(2)循環(huán)主程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)上傳功能。(3)8ms中斷控制，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的8種工作方式的功能，即①EDIT編輯方式功能；②MEM自動運轉(zhuǎn)方式功能；③MDI手動數(shù)據(jù)輸入功能；④DNC上位機對下位機的直接控制功能；⑤JOG手動連續(xù)進給功能；⑥MPG手搖盤控制功能；⑦STEP單步進給功能；⑧ZRN返回參考點功能。(4)通信任務(wù)①下位機(NC)——>上位機(PC)傳送坐標值、速度值、I/O狀態(tài)、報警狀態(tài)以及被控數(shù)控機械當前的狀態(tài)給人機界面顯示。②上位機(PC)——>下位機(NC)傳送參數(shù)、譯碼后的數(shù)控程序以及對數(shù)控機械的指令信息。③通信使用ISO代碼+DC1～DC5信號，其中，DC1為發(fā)送方請求信號，DC2為接收方應(yīng)答信號，DC3為接收方忙信號，DC4為發(fā)送數(shù)據(jù)完畢信號，DC5為接到結(jié)束信號回應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明的名稱是一種數(shù)控系統(tǒng)下位機的軟件實現(xiàn)方法，屬于計算機數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域。它提供一種數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊的下位機的構(gòu)造，充分設(shè)計和構(gòu)造了下位機的功能。上位機只有鍵盤、顯示和通信，而下位機集成了運算、控制、通信和輸出的全部功能，只通過一根電纜連接，實現(xiàn)了計算機數(shù)控系統(tǒng)上下位機分離、數(shù)控系統(tǒng)的功能及可以長距離通信的目的。
文檔編號G06F9/445GK1405674SQ0112413
公開日2003年3月26日 申請日期2001年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月16日
發(fā)明者林桂英, 郝莉 申請人:北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司