導語：如何才能寫好一篇數(shù)控系統(tǒng)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：電磁干擾；抗干擾；設計優(yōu)化

數(shù)控系統(tǒng)的設計要求系統(tǒng)動作準確無誤，每個控制動作都要達到它想要的目的。造成數(shù)控系統(tǒng)工作不正常的原因除了系統(tǒng)故障外大部分是受到外界電磁干擾。

電磁干擾源可以分為兩大類：自然干擾源與和人為干擾源。自然干擾源主要來源于大氣層的天電噪聲、地球外層空間的宇宙噪聲。人為干擾源是人工裝置工作過程中產(chǎn)生的電磁能量干擾，其中一部分是專門用來發(fā)射電磁能量的裝置，如廣播、電視、通信、雷達和導航等無線電設備，稱為有意發(fā)射干擾源。另一部分是在完成自身功能的同時附帶產(chǎn)生電磁能量的發(fā)射，如電火花線切割機床，電動機械、家用電器以及工業(yè)、醫(yī)用射頻設備等等。因此這部分又成為無意發(fā)射干擾源。

1.本文只針對人為干擾源中的無意發(fā)射干擾源的抗干擾措施進行一些探討。

常見的抗干擾措施一般有以下幾種：

1.1.利用接地技術消除電磁干擾

要確保數(shù)控系統(tǒng)中的所有設備接地良好，需要根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)工作電流按照相關國家標準選用符合要求線徑的接地線（黃綠線）連接到電源進線接地點（PE）的接地母排上。接地線（黃綠線）應該盡可能的短以保證接地電阻值符合相關國家標準要求。尤其要注意包括變頻器、開關電源，電機驅(qū)動器等工作時有高頻開關脈沖以及變壓器、供電設備等產(chǎn)生工頻干擾的設備的可靠接地。

1.2.使用濾波電路降低干擾

數(shù)控系統(tǒng)電源增加濾波線路措施可以有：數(shù)控系統(tǒng)電源的交流輸入線路中串接一電抗器，它可以降低諧波成分，增加電源阻抗，并幫助吸收附近設備投入工作時產(chǎn)生的浪涌電壓和主電源的尖峰電壓，確保電源不受電網(wǎng)供電電壓波動影響；數(shù)控系統(tǒng)電源的直流輸出線路中使用低通濾波器，采用低通濾波器后可以有效濾除高頻干擾產(chǎn)生的毛刺脈沖，穩(wěn)定的直流輸出電壓可以確保數(shù)控系統(tǒng)電路的工作可靠。

1.3.優(yōu)化印制板布局設計

優(yōu)化印制板布局設計主要要考慮印制板上元器件的布局、元器件連接銅皮的走向布局、濾波電容的位置布局和不同類型電路的位置布局。一般來說印制板布局設計要做到以下幾點：

1.3.1.器件之間的傳輸連接線盡可能短；

1.3.2.走強電信號的元器件和走弱電信號的元器件盡可能放置在不同區(qū)域；

1.3.3.模擬電路和數(shù)字電路應盡可能分區(qū)域放置；

1.3.4.電源濾波電容應靠近用電器件。

1.3.5.地線的設計應做到小電流向大電流會聚，如果構(gòu)成了回路，應盡可能縮小回路面積；

1.4.優(yōu)化弱電信號線路設計

在數(shù)控系統(tǒng)中控制信號通常是弱電信號，供電電壓一般是5V-24V，電流也是mA級的，這樣的信號很容易被外界的強干擾（如電火花線切割機床大電流放電時產(chǎn)生的高頻脈沖干擾）影響，造成數(shù)控系統(tǒng)誤動作或者不動作。針對這些干擾在電路設計上采取一些補救措施就成為設計中必須考慮的問題。

1.5.利用屏蔽技術減少電磁干擾

如果數(shù)控系統(tǒng)抗干擾措施不力會出現(xiàn)下列現(xiàn)象：看到液晶顯示屏幕上出現(xiàn)很多白色斑點，有時候斑點多到讓用戶無法忍受；屏幕上出現(xiàn)一些誤報信息；鍵盤或者觸摸屏按下沒有反應；主控計算機死機或者自動重新啟動等等。

出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是：數(shù)控系統(tǒng)附近存在一個強電磁場，強電磁場的輻射使得在數(shù)控系統(tǒng)工作環(huán)境充滿電磁干擾噪聲，數(shù)控系統(tǒng)的控制電路在這樣的環(huán)境里會耦合電磁波，干擾系統(tǒng)的正常工作；數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部導線也暴露在這個電磁場里，感應電磁干擾噪聲，感應噪聲經(jīng)過導線傳遞到電路的其余部分從而破壞電路的正常工作；另外由于部分強電流信號線路和弱電流信號線路共用一個地線，通過公共負載電磁干擾也被耦合到弱電流信號線路中，對于弱電流信號這樣的耦合會改變信號電平，引發(fā)錯誤信號，造成系統(tǒng)出錯，甚至系統(tǒng)直接崩潰。

要解決這些問題除了前文提到的一些措施外還可以利用屏蔽技術減少電磁干擾。

1.6.數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部連線的處理

數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部連線有時候會很長，容易受到干擾，為提高控制信號在傳輸過程中的抗干擾能力可以采取以下一些措施：

1.6.1.傳輸電纜上套磁環(huán)

傳輸電纜上套磁環(huán)有兩種方式：一種是選一磁環(huán)內(nèi)徑略大于電纜外徑的磁環(huán)，將磁環(huán)直接套在電纜上后再做電纜和連接件的連接；另一種是選用磁環(huán)內(nèi)徑足夠大的磁環(huán)，將電纜做8字繞法，穿過磁環(huán)后再做電纜和連接件的連接。兩種方式中8字繞法抗干擾效果更好一些。不同磁環(huán)材料的性能有所差異，因此根據(jù)需要磁環(huán)工作頻率選擇不同的材料。普通磁環(huán)材料有鎳鋅鐵氧體或錳鋅鐵氧體，它們的差異主要在磁導率：錳鋅鐵氧體的磁導率在幾千到上萬，鎳鋅鐵氧體在幾百到上千。鐵氧體的磁導率越高，其低頻時的阻抗越大，高頻時的阻抗越小。所以，在抑制高頻干擾時，宜選用鎳鋅鐵氧體；反之則用錳鋅鐵氧體。或在同一束電纜上同時套上錳鋅和鎳鋅鐵氧體，這樣可以抑制的干擾頻段較寬。

1.6.2.供電電纜和控制信號電纜分開走線，并且要有保持一定距離。如果可能經(jīng)不同的金屬走線槽走線來保證隔離效果。

1.7.軟件抗干擾

高頻干擾通常是脈寬不寬的隨機脈沖，利用這個特點數(shù)控系統(tǒng)可以在控制軟件中進行一些處理。具體地說就是對于控制系統(tǒng)發(fā)出的輸出信號如果是維持一種狀態(tài)的信號可以隔一段時間就重復發(fā)一次信號，確保狀態(tài)信號不會因為受干擾而改變；如果發(fā)出輸出信號僅僅是實現(xiàn)一個動作，那么為保證實現(xiàn)這個動作可以連續(xù)發(fā)幾個相同信號來避免輸出信號擾信號掩蓋；控制系統(tǒng)對輸入信號的處理可以連續(xù)讀輸入端口的數(shù)據(jù)幾次確保讀入的數(shù)據(jù)正確。

2.結(jié)束語

在工業(yè)高度發(fā)展的今天，各種電氣設備的使用已是普遍現(xiàn)象，其中不少設備會產(chǎn)生強烈的電磁干擾，造成數(shù)控系統(tǒng)不受干擾幾乎是不可能的，因此如何設計數(shù)控系統(tǒng)來保證數(shù)控功能可靠穩(wěn)定的實現(xiàn)需要認真考慮。抗干擾措施多種多樣，前文提到的那些措施也不是很完全，設計人員應根據(jù)不同數(shù)控系統(tǒng)具體的工作方式、工作環(huán)境采用適合的抗干擾措施。

參考文獻：

[1] 鄭曉峰. 《數(shù)控原理與系統(tǒng)》.北京：機械工業(yè)出版社

篇2

關鍵詞：開放式數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控車床；上位機；下位機；現(xiàn)代制造業(yè)

中圖分類號：TG519 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）08-0032-02

1 概述

數(shù)控車床是當今先進制造技術的主要組成部分，也是制造高精度、高質(zhì)量、形狀復雜的機械產(chǎn)品的必備設備。但是令人遺憾的是，傳統(tǒng)數(shù)控車床系統(tǒng)隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，人機界面不靈活、功能不易擴展、兼容性差、系統(tǒng)封閉等問題日益凸現(xiàn)出來，尤其是封閉性問題大大阻礙了數(shù)控車床系統(tǒng)中采用先進的計算機技術，使得數(shù)控車床技術的發(fā)展受到了嚴重的阻礙。而在這種情況下，開放式數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)有效地解決了數(shù)控車床升級改造的問題，有效地解決了框架結(jié)構(gòu)固定、控制系統(tǒng)專一與市場需求變化頻繁之間的問題，也增強了控制系統(tǒng)的適應性和柔性，本文就開放式數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控車床改造中的應用進行探討。

2 開放式數(shù)控系統(tǒng)的特點

開放式數(shù)控系統(tǒng)最大的特點就是“開放”，能夠根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)的要求來升級控制系統(tǒng)的相應軟件或者硬件，同時將二者完全分開，構(gòu)成網(wǎng)絡化的制造環(huán)境，軟件平臺和定義接口都可以由用戶自行定義，面向軟件配置數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在開放式數(shù)控系統(tǒng)中不斷地集成各種功能，按照加工過程的要求來提高數(shù)控車床的性能，并且還能夠?qū)刂葡到y(tǒng)的功能進行添加、刪除、修改，用戶還可以結(jié)合自己的實際需要來不斷地增加新的控制功能。這樣一來，開放式數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控車床改造中的應用，對于用戶和機床制造商都是極為有利的，這也是機床控制技術的發(fā)展方向。開放式數(shù)控系統(tǒng)主要具有五大特點，分別是適應網(wǎng)絡操作方式、平臺無關性、模塊化、可再次開發(fā)、標準化。

2.1 適應網(wǎng)絡操作方式

開放式數(shù)控系統(tǒng)會考慮到工業(yè)生產(chǎn)領域的應用范圍以及網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展速率，信息交換的過程中通過通信來實現(xiàn)各相對獨立的功能模塊，以便有效地達到滿足實時控制需要的要求。

2.2 平臺無關性

開放式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中能夠?qū)崿F(xiàn)各模塊相互之間獨立、無關聯(lián)的效果，也能夠有效地明確各模塊接口協(xié)議，最終用戶、機床廠、系統(tǒng)廠都能夠根據(jù)自己生產(chǎn)的需要和市場的需要來開發(fā)出個性的模塊。

2.3 模塊化

開放式數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)造是透明的和可移植的，采用分布式控制原則，具有模塊化的特征。控制結(jié)構(gòu)采用模塊分級式、子系統(tǒng)式、系統(tǒng)式。

2.4 可再次開發(fā)

開放式數(shù)控系統(tǒng)允許用戶在進行數(shù)控車床改造的過程中實現(xiàn)第二次開發(fā)，根據(jù)自己生產(chǎn)的需要和市場的需要來編輯、重構(gòu)一個系統(tǒng)多種用途的作用。

2.5 標準化

開放式數(shù)控系統(tǒng)的“開放”不是毫無約束的開放，而是在一定條件下，一定約束規(guī)范的開發(fā)，因此，各類機床控制器的研發(fā)過程中應該用一個標準來進行約束。

3 開放式數(shù)控系統(tǒng)的應用――以T560_T開放式車床數(shù)控系統(tǒng)為例

篇3

中圖分類號：TP27文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(A)-0000-00

可以說在當今全世界的機床制造業(yè)中，數(shù)控系統(tǒng)起著舉足輕重的作用。作為高尖端技術之一的數(shù)控系統(tǒng)集機械制造、自動控制、計算機、測量以及電氣傳動等技術于一身，各方面功能均十分強大。通過筆者對當前數(shù)控系統(tǒng)市場的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一些中高檔的數(shù)控系統(tǒng)基本采用的都是以PC機為控制平臺實現(xiàn)對步進電機進行驅(qū)動控制的。雖然這種控制方式具有性能優(yōu)良、功能齊全、響應速度快等特點，但其價格卻相對比較昂貴。對于生產(chǎn)企業(yè)來講，需要的是一種既能滿足生產(chǎn)需求，價格又相對低廉的數(shù)控系統(tǒng)。為此，本文將單片機測控技術應用到數(shù)控系統(tǒng)當中，以此來實現(xiàn)這一需求。

1 基于單片機的數(shù)控系統(tǒng)設計思路

基于單片機的數(shù)控系統(tǒng)，能夠根據(jù)用戶的實際需求以及CPU種類的不同實現(xiàn)產(chǎn)品細分，并以此使設計出來數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品具有系列化的特征。通過對市場的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，人們對數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的需求大致可分為以下兩類：

1.1 單片機加實時操作系統(tǒng)

以這種形式構(gòu)成的數(shù)控系統(tǒng)主要都是一些中高端的系統(tǒng)，它們的功能相對來講比較豐富，可實現(xiàn)網(wǎng)絡信息共享，而且還可以進行閉環(huán)控制，精確度相當高。其中操作系統(tǒng)是確保任務實時性的關鍵。在此類數(shù)控系統(tǒng)當中，使用較多的單片機為ARM系列等，實時系統(tǒng)則為Windows、RT-Linux等。這種類型的數(shù)控系統(tǒng)常被用于對精度要求較高或是聯(lián)動數(shù)目在四軸以上的數(shù)控機床當中。

1.2 單片機加控制模塊

在此類組成結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)當中，由于采用的是控制模塊，而不是實時操作系統(tǒng)，所以各個任務的實時性均是由系統(tǒng)中的控制軟件以及處理器的中斷等予以保證的。此類系統(tǒng)應用的單片機主要以高性能的CPU為主，這樣能夠有效地確保系統(tǒng)的運算速度符合插補和管理等功能的需要。這種系統(tǒng)通常僅能滿足三軸聯(lián)動和四軸聯(lián)動的數(shù)控機床的需求。

通過上述分析不難看出，研發(fā)不同等級的數(shù)控系統(tǒng)，只需要根據(jù)用戶的實際需求，采用的不同平臺，然后在平臺中對系統(tǒng)的主要功能略作改進，便能夠開發(fā)出滿足用戶需要的數(shù)控系統(tǒng)。這在一定程度上避免了基于單片機的數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)的缺點，有效地減少了重復性工作，從而使整個研發(fā)周期相應地縮短很多。若是將數(shù)控系統(tǒng)中的主要技術模塊進行總結(jié)和提煉，便可以組成一個系統(tǒng)平臺，在此基礎上對相應的功能進行適當?shù)貏h減或增添，便可以完成系統(tǒng)的研發(fā)。這就是基于單片機的數(shù)控系統(tǒng)的基本設計思路。

2 基于單片機測控的數(shù)控系統(tǒng)設計原則

任何一種數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵均在于其軟件及硬件的設計，應用單片機測控技術的數(shù)控系統(tǒng)也不例外，下面簡要介紹一下軟件及硬件在實際設計過程中需要遵循的主要原則：

2.1 規(guī)范化原則

一個數(shù)控系統(tǒng)的設計研發(fā)，最忌諱的就是重復開發(fā)，這樣不僅會浪費大量的時間，而且也會浪費大量的資源，所以在進行軟件及硬件設計過程中，必須有一個規(guī)范的標準，以此來規(guī)范系統(tǒng)的通訊協(xié)議以及軟硬件界面，可以使設備生產(chǎn)商和控制器制造商均能在相應的標準下進行研發(fā)和生產(chǎn)，以此來杜絕重復性開發(fā)的情況發(fā)生，減少資源的浪費。為此，在進行系統(tǒng)軟硬件設計時，必須遵循規(guī)范化原則。

2.2 系列化、標準化原則

在系統(tǒng)硬件的設計過程中，應以系列化和標準化的原則進行設計，這樣有利于提高系統(tǒng)整體的實時性和可靠性。通過對系統(tǒng)通訊方式、CPU結(jié)構(gòu)、運動及輔助控制等的模塊化處理，根據(jù)實際功能的不同制成所需的模塊，借此來實現(xiàn)系列化和標準化，同時模塊與模塊之間還可通過預先定義好的標準化接口實現(xiàn)通訊。

2.3 開放性原則

在進行系統(tǒng)軟件設計時，為有效地降低系統(tǒng)軟件對硬件的依賴性，應使軟件平立于系統(tǒng)硬件之外，并且也要將軟件設計成為模塊化，這樣有利于實現(xiàn)系統(tǒng)軟件的開放性。對于整個數(shù)控系統(tǒng)而言，設計一個獨立的軟件平臺是較為重要的。由于書庫系統(tǒng)本身都具有多任務性和實時性，所以軟件平臺的構(gòu)建也應以此為前提，同時軟件平臺的基本功能還應實現(xiàn)典型化和模塊化，從而使每個功能模塊之間均能實現(xiàn)相互獨立和統(tǒng)一調(diào)度。這樣的軟件設計可以適應不同的硬件系統(tǒng)，進而實現(xiàn)了軟件的開放性和獨立性。

3 單片機測控技術在數(shù)控系統(tǒng)中的具體應用及實現(xiàn)

基于以上的設計思路及設計原則，下面筆者以一種數(shù)控鉆銑床為例，對單片機測控技術的應用及實現(xiàn)進行分析。

3.1 數(shù)控鉆銑床的基本功能及具體控制方案

由于該數(shù)控機床是鉆、銑相結(jié)合的一類機床，為此先簡要介紹一下該數(shù)控機床的加工順序：首先，工作臺就位，然后鉆頭鉆進，鉆孔后鉆頭快退，移至下一位置繼續(xù)重復上述動作，直至全部鉆孔完畢為止后，工作臺恢復原位。銑削的加工順序基本與之相同。因本系統(tǒng)屬于鉆、銑一體的機床，故此在其各方面參數(shù)均滿足實際加工要求的前提下，決定采用連續(xù)控制系統(tǒng)對其加工進行控制，具體控制方案為采用單片機控制的步進電動機對系統(tǒng)工作臺進行開環(huán)控制。當進給指令由單片機系統(tǒng)發(fā)出后，經(jīng)過功率放大后對步進電動機的旋轉(zhuǎn)角度進行驅(qū)動，然后經(jīng)由齒輪減速器帶動絲杠進行旋轉(zhuǎn)，直線位移的完成主要依靠絲杠螺母的轉(zhuǎn)換，具體移動速度及位移量的大小由輸入脈沖數(shù)及脈沖頻率決定。

3.2 單片機測控系統(tǒng)的主要功能

該數(shù)控系統(tǒng)中，單片機采用的是集中控制方式，對于系統(tǒng)中的各項任務采取的是分時處理進行的，如插補運算、CRT顯示、輸入輸出控制以及存儲等等。測控系統(tǒng)的主要功能如下：其一，初始化處理。主要是對I/O接口、步進電動機旋轉(zhuǎn)頻率定時器以及中斷等進行初始化；其二，復位功能。機床開機工作時工作臺應自行恢復至初始加工位置，如有需要也可盡心手動復位；其三，監(jiān)視功能。具體是對開關、鍵盤以及按鍵等進行監(jiān)視，如監(jiān)視行程開關、急停按鍵等；其四，加工數(shù)據(jù)的輸出和顯示功能；其五，超程控制機報警功能。當工作臺在進行實際加工過程中，若超出規(guī)定的位置則立即停止工作，并相應的做出報警顯示；其六，控制方式選擇功能。主要包括手動和自動兩種控制方式，有特殊要求時可進行控制方式切換。

3.3 測控功能的實現(xiàn)

（1）硬件設計。按照該數(shù)控機床工作臺的實際測控要求，決定采用STC12C5A62S2系列單片機作為主控制器，并行設置44個I/O控制接口和雙UART串口，電路為MAX810專用復位電路，2路8位PWM/16位PCA模塊，8路10位精度ADC，其轉(zhuǎn)換速度最高可達到250K/S，即每秒25萬次，F(xiàn)lash ROM60K，SRAM 1208字節(jié)。這一系列的單片機具有以下特點：可靠性高、反應速度快、功耗低、價格便宜、抗靜電及抗干擾能力超強，無需對片外存儲空間進行擴展，便可用于數(shù)控機床工作臺的電動機控制，本身自帶PWM/PCA和A/D，不需要在配置外部檢測電路。為使加工數(shù)據(jù)能夠順利輸入到系統(tǒng)當中，采用矩陣鍵盤，規(guī)格為4×8；加工數(shù)據(jù)顯示器則采用6位LED顯示器，以便于顯示加工數(shù)據(jù)信息；為確保開機指示電源能夠正常工作，電源指示燈決定采用發(fā)光二極管；為有效地控制步進電動機的旋轉(zhuǎn)速度，決定采用I/O口對脈沖分配器的輸出信號進行控制，再經(jīng)由功率放大電路及光電隔離器后傳送至步進電動機線圈當中；為對機床工作臺的超程進行監(jiān)視及報警功能的實現(xiàn)，決定采用全行程開關作為監(jiān)視信號進行輸入，并采用發(fā)光二極管作為超程報警指示燈。

（2）軟件設計。如果將測控硬件系統(tǒng)的設計實現(xiàn)，看作是整個數(shù)控系統(tǒng)的物質(zhì)基礎的話，那么系統(tǒng)軟件的設計實現(xiàn)則是測控系統(tǒng)整體控制思路、控制方式以及控制過程的體現(xiàn)。測控系統(tǒng)各個功能的實現(xiàn)，需要應用到單片機的如下技術，其中主要包括中斷、定時、LED顯示以及鍵盤掃描等技術。系統(tǒng)軟件設計主要以模塊化結(jié)構(gòu)為主，下面對各個模塊的具體功能進行介紹：①主模塊。該模塊主要負責完成測控系統(tǒng)的各項管理工作，數(shù)控系統(tǒng)開機后會自行進入到管理模塊當中，然后接收并執(zhí)行由機床操作者發(fā)出的操作指令。在這一模塊當中，需要對鍵盤上各個相關案件的功能進行自定義，以此來確定接收指令的形式以及實現(xiàn)加工數(shù)據(jù)的輸入和、自動鉆銑加工、急停等操作功能；②自動加工測控模塊。按照該數(shù)控機床工作臺的實際工作需要，自動加工應包括鉆削和銑削兩部分。所以在該模塊中設計兩個子模塊分別用于鉆削和銑削的測控；③步進電動機控制模塊。該模塊主要是對電動機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角以及方向等進行控制。在對這一模塊進行設計時，應重點考慮電動機運轉(zhuǎn)時會出現(xiàn)一個加速或減速的過程，這樣有利于解決突然啟停時，慣性及負載造成電機損壞的問題。可以通過對進給脈沖的時間間隔及具體脈沖數(shù)進行確定，來實現(xiàn)對電機速度及轉(zhuǎn)角的控制。控制時間常數(shù)可預先定義好后存儲到程序當中，并以此作為對步進電動機運行控制的基本參數(shù)，然后利用單片機本身自帶的定時器功能，并以中斷的方式來實現(xiàn)對電動機頻率的控制。

由于該單片機中集成有可編程的應用程序，故此無需設計專用的仿真器及編程器。通過將單片機測控技術應用到數(shù)控系統(tǒng)當中，使得系統(tǒng)自動化功能的實現(xiàn)變得更加簡單、各方面性能也更為可靠。

參考文獻

[1]常瑞麗.韓軍.基于單片機與CPLD的運動控制器的開發(fā)與研究[J].機床與液壓.2009(1).

[2]常寬.張瑜.祖靜.提高單片機應用系統(tǒng)可靠性的研究[A].第全國測控、計量、儀器儀表學術年會論文集[C].2009(11).

[3]李瑋華.楊秦建.基于單片機的多軸運動數(shù)控系統(tǒng)跟隨誤差補償器的設計[J].機床與液壓.2011(4).

[4]楊升.余善恩.尚群立.黃存堅.多功能測控系統(tǒng)的開發(fā)[A].第21屆中國過程控制會議論文集[C].2010(8).

[5]陳玉平.牟應華.楊學智.微機控制技術在數(shù)控系統(tǒng)中的應用[J].中國科技縱橫.2009(12).

篇4

Key words: NC machine toolclose-loop NC systemwhole-close-loopmachine accuracy

摘要：數(shù)控系統(tǒng)作為數(shù)控機床的重要組成部分，決定了機床的性能和加工精度。本文針對幾種典型的數(shù)控系統(tǒng)進行了理論分析與研究，重點介紹了閉環(huán)和全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，該研究結(jié)果為機床行業(yè)的發(fā)展提供了一些理論基礎。

關鍵詞：數(shù)控機床 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 全閉環(huán) 加工精度

中圖分類號：[F287.2]文獻標識碼：A 文章編號：

引言

任何國家、工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展，最基本的是依靠人員素質(zhì)、裝備精良和資源充足三者，而工業(yè)發(fā)展所不可缺少的裝備就是機床。機床的優(yōu)質(zhì)先進、機床工業(yè)的實力強大，對一國工業(yè)和國民經(jīng)濟的加速發(fā)展具有極其重大的戰(zhàn)略意義。數(shù)控機床作為其先進代表，代表了機床行業(yè)發(fā)展的方向和未來。所以對機床數(shù)控系統(tǒng)進行分析與研究相當重要，具有深遠的意義。

機床數(shù)控系統(tǒng)的檢測裝置和反饋元件，通常安裝在機床的工作臺或絲杠上，相當于普通機床的刻度和人的眼睛。它把機床工作臺的實際位移轉(zhuǎn)變成電信號反饋給數(shù)控裝置，供數(shù)控裝置與指令值比較產(chǎn)生誤差信號，以控制機床向消除該誤差的方向移動。

按有無檢測裝置，數(shù)控系統(tǒng)可以分為開環(huán)與閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，而按檢測裝置的安裝位置又可以分為閉環(huán)與半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。下面對幾種數(shù)控系統(tǒng)分別進行分析與研究：

1 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，沒有檢測和反饋裝置，數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號是單向的，所以不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。因為無位置反饋裝置，所以精度不高，其精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能。開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)具有工作穩(wěn)定，反應迅速，調(diào)試方便，維修簡單，價格低廉等優(yōu)點，在精度和速度要求不高，驅(qū)動力矩不大的場合得到廣泛應用。但是長期運行或啟動及結(jié)束時易產(chǎn)生丟步和超步的現(xiàn)象，很難提高加工精度。在我國，經(jīng)濟型數(shù)控機床一般都采用開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。

2 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點是從驅(qū)動裝置（常用伺服電機）或絲杠引出，通過采樣旋轉(zhuǎn)角度而不是采樣運動部件的實際位置進行檢測。因此，由絲杠的螺距誤差和齒輪間隙引起的誤差難以消除。半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括或只包括少量機械傳動環(huán)節(jié)，因此可以獲得穩(wěn)定的控制性能，而機械傳動環(huán)節(jié)帶來的誤差可用誤差補償?shù)姆椒ㄏ虼巳钥梢垣@得比較滿意的精度。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，測試方便，精度也較高，因而在現(xiàn)代數(shù)控機床中得到了廣泛的應用。

3 閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

由于機械傳動裝置的剛性、摩擦阻尼等非線性因素和傳動間隙等都不包括在半閉環(huán)伺服系統(tǒng)環(huán)內(nèi)，因而其大部分傳動間隙， 彈性變形，滾珠絲杠螺母的誤差及滯后都對機床精度產(chǎn)生影響。為了解決這些問題，閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)應運而生。閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點如圖1所示，是從機床運動部件上直接引出，通過采樣運動部件的實際位置進行檢測，可以消除整個放大和傳動環(huán)節(jié)的誤差、間隙和失動，因而具有很高的位置控制精度。但是由于位置環(huán)內(nèi)的許多機械傳動環(huán)節(jié)的摩擦特性、剛性和間隙都是非線性的，故很容易造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的設計、安裝和調(diào)試都相當困難。閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)主要應用于精度要求很高的精鏜床、超精車床、超精磨床等。

4 包含工件在內(nèi)的全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

檢測裝置采樣工作臺的實際位置的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調(diào)整加工余量，從而影響加工精度，尺寸分散性大。包含工件在內(nèi)的全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，在線檢測技術使在線檢測系統(tǒng)與機床、刀具、工件組成一個全閉環(huán)系統(tǒng)，在線檢測系統(tǒng)將測得的工件尺寸信號與反饋給數(shù)控機床，控制刀具進給，從而保證工件加工精度。如圖2所示，數(shù)控系統(tǒng)在線檢測系統(tǒng)由傳感器、調(diào)理電路、驅(qū)動系統(tǒng)和單片機控制系統(tǒng)組成。研究設計此系統(tǒng)重點是解決檢測裝置，要求檢測裝置要有較好的動態(tài)性能，而動態(tài)性能主要是它的頻率特性。

在線檢測技術有著很明顯的優(yōu)點：

1）采用在線檢測系統(tǒng)前，在機床正常情況下，加工尺寸的保證主要靠工人的技術及經(jīng)驗和機床的性能，工件的尺寸變化范圍較大，不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)不合格品；采用在線檢測系統(tǒng)后，通過在線檢測系統(tǒng)控制機床加工，提高了產(chǎn)品精度，從而使得不合格率大大降低，有效地保證產(chǎn)品質(zhì)量，并降低了成本。

2）實現(xiàn)了加工中的自動測量，大大減少了測量時間，同時避免了由多次裝夾所引起的誤差，可使自動化程度提高，勞動生產(chǎn)率提高，并大大降低了操作人員的勞動強度。

3）節(jié)約了資金，提高了效益。

包含工件在內(nèi)的全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)有著廣闊的發(fā)展前景，但是應用范圍迄今為止仍以磨削為主，在其他切削加工中應用還是有限。

5 結(jié)束語

中國的制造業(yè)要實現(xiàn)從大國到強國，從低端到高端，數(shù)控技術是關鍵技術，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。我國的數(shù)控技術的發(fā)展呈現(xiàn)出前所未有的廣闊前景，但與國外發(fā)達國家相比水平還較低，所以，大力發(fā)展數(shù)控技術，振興機床行業(yè)，具有重大的現(xiàn)實意義和深遠意義。

參考文獻

［1］任仲貴，等.現(xiàn)代制造工程［M］上海：中國紡織大學出版社，1999.

［2］王愛玲，等.現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2001.

［3］張荊橋. 數(shù)控機床的數(shù)字化全閉環(huán)控制［J］.江西煤炭科技2004(3):36～38.

［4］劉躍南，等.機床計算機數(shù)控及其應用［M］北京：機械工業(yè)出版社，1997.

［5］張柱銀，等.數(shù)控原理與數(shù)控機床［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2003.

篇5

關鍵詞：以太網(wǎng)；S7協(xié)議；數(shù)據(jù)傳輸；S7－1200；數(shù)控系統(tǒng)

近年來，許多工廠為節(jié)省人力成本和提升產(chǎn)量，對現(xiàn)場進行自動化改造，這已成為工業(yè)發(fā)展的趨勢。就機械廠而言，現(xiàn)場常用的數(shù)控機床的自動化改造十分常見，改造過程中，經(jīng)常會用到機床和PLC之間的信息交互，例如將傳感器數(shù)據(jù)傳入機床以進行自動補償，或是利用數(shù)控程序控制外部氣缸等等，若是采用物理接線的方式，會造成現(xiàn)場線路繁多雜亂，要實現(xiàn)僅利用一根網(wǎng)線更加便捷穩(wěn)定地實現(xiàn)自動控制，掌握數(shù)控系統(tǒng)和PLC之間的通訊方式尤其重要。

1研究概況

下面以西門子可編程控制器S7－1200和數(shù)控系統(tǒng)808D通訊為選型硬件（828D和840D均可），介紹如何實現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸。分別用以下兩個數(shù)據(jù)傳入傳出的應用案例詳細說明：

1．1外部數(shù)據(jù)傳入數(shù)控系統(tǒng)并能在NC程序中調(diào)用

將外部傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過擴展通訊模塊儲存在PLC的M地址當中，再利用西門子產(chǎn)品之間特有的第七層協(xié)議“S7協(xié)議”實現(xiàn)PLC和數(shù)控系統(tǒng)之間的通訊，調(diào)用S7通訊中的“PUT指令”將儲存在PLC中的數(shù)據(jù)放到數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換區(qū)，最后通過數(shù)控程序?qū)?shù)據(jù)交換區(qū)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化調(diào)用到NC程序中。

1．2調(diào)用NC程序中的M指令控制外部氣缸

編寫數(shù)控系統(tǒng)中的PLC程序，用M指令控制數(shù)據(jù)交換區(qū)中的數(shù)據(jù)，再利用S7通訊中的“GET指令”，將數(shù)據(jù)交換區(qū)的數(shù)據(jù)取用到PLC，從而控制外部氣缸。

2通信原理

2．1S7通信協(xié)議

S7通訊是實現(xiàn)整個通信流程中最重要的一環(huán)，是實現(xiàn)PLC和數(shù)控系統(tǒng)通信的基礎。S7協(xié)議是西門子公司自己開發(fā)的協(xié)議，僅用于西門子品牌的設備之間的數(shù)據(jù)交換通信，無論是各種型號的PLC與PLC之間，還是PLC和數(shù)控系統(tǒng)之間，都能用該協(xié)議來實現(xiàn)通信，是SIMATIC通信的最優(yōu)化方式，能保證大量數(shù)據(jù)傳送時總線和處理器均處于低負荷狀態(tài)［1］。所以在眾多TCP通信方式中，選擇了S7通訊。

2．2數(shù)控機床內(nèi)置的數(shù)據(jù)交換區(qū)

由PLC傳入數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)只能進入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置PLC，并不能直接用于NC程序，所以數(shù)據(jù)需要經(jīng)過一個過度區(qū)域，這個過度區(qū)域就是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)置的數(shù)據(jù)交換區(qū)，地址從DB4900．DBB0到DB4900．DBB4095，在該區(qū)域中，每一個PLC數(shù)據(jù)位都有與之對應的NC程序數(shù)據(jù)位，在PLC側(cè)狀態(tài)列表中的DB4900．DBB［n］與NC一側(cè)的系統(tǒng)變量＄A＿DBB［n］就是一一對應關系（n為地址偏移量），可在加工程序中利用系統(tǒng)變量R進行訪問［2］。

2．3數(shù)控系統(tǒng)PLC程序修改軟件工具

想要處理傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，對數(shù)控系統(tǒng)PLC編程操作是必要的，在808D中，操作者并不能在操作面板中改動PLC程序，只能通過在電腦上安裝西門子專門用于數(shù)控系統(tǒng)PLC編程的軟件包TOOLBOX，安裝通信完成后，使用“PLCProgrammingTool”對程序進行修改。

3通信應用

3．1位移傳感器數(shù)據(jù)傳入數(shù)控機床以進行刀具補償

3．1．1建立配置S7連接

S7－1200集成有以太網(wǎng)口，且能擴展RS232、RS485、Profibus－DP三個通信模塊，對于不同品牌不同型號的位移傳感器，通信協(xié)議不同，且通信配置上也不同，詳細可參照所購買產(chǎn)品的說明書，后續(xù)對于傳感器將感應到的數(shù)據(jù)傳入PLC的過程不做詳細介紹。將電腦、數(shù)控系統(tǒng)和PLC通過網(wǎng)線連接到交換機后，先設置PLC和數(shù)控系統(tǒng)的IP地址，使之處于同一網(wǎng)段，并在防火墻配置界面中打開S7協(xié)議。808D端操作面板上的的IP設置流程為“上檔＋系統(tǒng)鍵”→“服務顯示”→“系統(tǒng)通訊”→“網(wǎng)絡信息”。設置完808D的連接配置后，在博途上進行硬件組態(tài)，S7通訊的硬件組只需要在設備和網(wǎng)絡界面新建一個S7連接以及添加一個新的子網(wǎng)。然后在新建的S7連接屬性中設定連接伙伴的IP地址，即上一個流程中設置的808D的IP地址，在“地址詳細信息”中將機架插槽設為為0和2，設置編譯完成后，數(shù)控系統(tǒng)和PLC的硬件通訊連接就已經(jīng)完成了。

3．1．2調(diào)用指令，將數(shù)據(jù)傳入數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換區(qū)

想要使用S7的通信指令，需要先在軟件中“防護與安全”→“連接機制”中打開“允許來自遠程對象的PUT／GET通問”。然后我們就可以在main程序塊中編寫程序。將右側(cè)S7通訊指令中的PUT指令拖拽到程序段，之后對程序塊進行編寫配置，包括塊參數(shù)和連接參數(shù)，連接參數(shù)中需要選擇連接所添加的子網(wǎng)以及伙伴連接地址，即808D配置的IP地址，PUT指令塊程序參數(shù)如圖5和表1所示。傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)根據(jù)實際需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量而定，編譯下載成功后，開始測試數(shù)據(jù)是否傳輸成功。808D打開PLC狀態(tài)列表，由于程序中傳入數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)起始地址為5．0的兩個字節(jié)，所以查看MB5和MB6的狀態(tài)，博途軟件這邊則打開并監(jiān)視監(jiān)控表，輸入內(nèi)容，查看數(shù)控系統(tǒng)的PLC狀態(tài)是否與自己輸入的修改值一致，如在強制監(jiān)控表中的MB5和MB6存入0011＿1001和0001＿1010；相應的，數(shù)控系統(tǒng)中PLC狀態(tài)列表中，同樣可以看到MB5和MB6產(chǎn)生了變化，且數(shù)據(jù)一一對應。在數(shù)控系統(tǒng)的NC程序中，并不能直接使用PLC地址中的數(shù)據(jù)，所以如果只是傳入M地址，對于機床操作人員并不能直接利用，為此，西門子的數(shù)控系統(tǒng)808D、828D、840D等系列的機床都提供了一定的存儲空間用于NC與PLC交換數(shù)據(jù)，叫做數(shù)據(jù)交換區(qū)，例如傳入DB4900．DBB[5]的數(shù)據(jù)為25，則在MDA方式下運行R10＝＄A＿DBB[5]，可以在系統(tǒng)變量R參數(shù)中看到R10＝25了。因此我們需要修改PUT程序塊，將伙伴地址區(qū)域的指針指向數(shù)據(jù)交換區(qū)，即將參數(shù)“ADDR＿1”的內(nèi)容修改為“P＃DB4900．DBX5．0BYTE2”。程序保存并下載后，將數(shù)控系統(tǒng)的PLC狀態(tài)表調(diào)到我們寫入的DB地址，觀察對應地址數(shù)據(jù)是否改變與且與寫入的一致。

3．1．3數(shù)據(jù)處理

至此，NC程序就已經(jīng)可以使用我們寫入的數(shù)據(jù)了，由于此例中傳入的數(shù)據(jù)值“6713”比較大，超過了256，需要兩個字節(jié)才能裝下所有數(shù)據(jù)，而NC程序語法只能支持＄A＿DBB而不能識別到＄A＿DBD，所以NC程序需要將兩個字節(jié)的數(shù)據(jù)相加處理：R10＝＄A＿DBB[5]＋＄A＿DBB[6]觹256M30;運行上兩行程序后，按下數(shù)控系統(tǒng)“偏置”軟鍵，可查到數(shù)據(jù)已傳入到R10中，后續(xù)怎么利用R參數(shù)就可以根據(jù)實際情況在NC程序中自由發(fā)揮［4］。

3．2用數(shù)控系統(tǒng)M自定義參數(shù)控制控制外部氣缸

3．2．1編碼的M信號表

數(shù)控系統(tǒng)的M功能代碼數(shù)據(jù)接口在系統(tǒng)出廠時已設置好，有的M代碼已被系統(tǒng)使用（如M30表示程序運行結(jié)束），有的未被使用，可以用沒有被系統(tǒng)使用的M代碼來實現(xiàn)自定義功能。首先查詢M代碼對應的數(shù)據(jù)接口，表2列出了M0～M99所對應的數(shù)據(jù)位，該表對于808D和828D系統(tǒng)均適用，840D則不一樣。

3．2．2修改數(shù)控系統(tǒng)PLC程序

M信號是瞬時脈沖信號，即NC程序執(zhí)行M80后，數(shù)據(jù)位DB2500．DBX1010．0只有一瞬間為1，然后恢復成0，若直接用S7通訊中的GET指令將這一瞬間的數(shù)據(jù)取到PLC是不可能做到的，所以需要對數(shù)控系統(tǒng)的PLC做一些程序改動。改動程序需用到PLCProgrammingTool（西門子數(shù)控系統(tǒng)PLC程序的軟件工具），需要下載西門子官方提供的TOOLBOX軟件包，解壓安裝后，打開軟件通訊界面，選擇自己的通訊網(wǎng)卡后，將數(shù)控系統(tǒng)的IP地址填入“遠程地址”欄，最后“雙擊刷新”。等待軟件和系統(tǒng)連接成功、通訊建立完成后，就可以將PLC的程序上傳到界面中進行修改，修改前要做好程序備份。在空白網(wǎng)絡段編寫自己的程序（網(wǎng)絡16），該段程序的含義為：始終保持執(zhí)行M80時，將DB4900．DBX10．0置為1，當執(zhí)行M81時，將DB4900．DBX10．0置為0。這樣，我們就將原來M指令瞬時的觸發(fā)信號變?yōu)闀簳r保存的信號，并存到數(shù)據(jù)交換區(qū)，方便外部PLC取用。將編寫好的程序上傳到數(shù)控系統(tǒng)中，并打開數(shù)控系統(tǒng)的PLC確定改動是否成功。

3．2．3利用S7通訊的GET指令，將信號傳遞給PLC

GET指令的連接參數(shù)與PUT指令完全一致，塊參數(shù)的的設置如圖8所示，將地址“DB4900．DBX10．0”的數(shù)據(jù)取到S7－1200的M10．0當中，程序保存編譯后，在數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行：可以看到PLC的M10．0地址位變?yōu)?。M10．0地址接有電磁閥控制的氣缸，便可通過執(zhí)行M指令控制外部氣缸了。

4結(jié)束語

除了808D數(shù)控系統(tǒng)，西門子不同型號的PLC和828D、840D同樣可以使用這種方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信傳輸，充分利用西門子特有的S7協(xié)議的優(yōu)勢，達到通信的最優(yōu)化。用通信的方式進行自動化控制，可以最大程度省略現(xiàn)場接線工作，也可以使控制更加穩(wěn)定和便于后續(xù)維護。

參考文獻

［1］向曉漢．西門子PLC工業(yè)通信完全精通教程［M］．北京：化學工業(yè)出版社，2013

［2］安保鋼．NC程序與PLC數(shù)據(jù)交換功能應用［J］．金屬加工（冷加工），2017（7）：53－55

篇6

本文詳細闡述了基于ARM的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，分析了嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的可重構(gòu)功能，探討了嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方案與測試方法。本文為研究數(shù)控技術新的發(fā)展方向和技術改進奠定了基礎，具有一定的參考價值。

關鍵詞：

嵌入式數(shù)控系統(tǒng)；體系結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)設計；可重構(gòu)功能；實現(xiàn)方案；測試方法

1.基于ARM的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

1.1數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型

該設計方案利用S3C2440作為主CPU對數(shù)控系統(tǒng)中的各項任務進行管理及調(diào)度。因為采用專業(yè)級別的運動控制芯片有利于減短控制系統(tǒng)的研發(fā)時間，改善控制系統(tǒng)的性能，減輕繁重的工作量、降低研發(fā)所需要的成本。因此，該設計方案選用日本NOVA電子有限公司研制的DSP運動控制專用芯片MCX314As作為控制芯片，對復雜的數(shù)控是加工運動進行控制。該嵌入式數(shù)控系統(tǒng)主要由硬件層、操作系統(tǒng)層、運動控制軟件層三大部分組成，其中，底層硬件層以三星公司的S3C2440作為CPU處理器；中間層是代碼開放的Linux操作系統(tǒng)，屬于嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的操作系統(tǒng)層，為了提高該數(shù)控系統(tǒng)的實時性，改善操作性能，其內(nèi)核按照數(shù)控系統(tǒng)的要求做了一定裁剪；至于頂層是包含運動控制芯片的控制庫函數(shù)等各個控制函數(shù)的控制系統(tǒng)所需的匹配軟件。

1.2數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)采用的三星公司的S3C2440處理器具有體積偏小、功耗較少、成本偏低、性能較好等優(yōu)點，該處理器是基于ARM920T內(nèi)核的32位RISC架構(gòu)的處理器，其支持支持Thumb（16位）和ARM（32位）雙指令集，可以有效兼容8位和16位的器件。該CPU處理器運算速度相當快，主頻最高可達533MHz，能夠充分適應多任務操作下的數(shù)控計算。該嵌入式數(shù)控系統(tǒng)采用的運動控制專用芯片MCX314As具有極高的控制性能，能夠?qū)λ妮S進行控制，可以實現(xiàn)對任意兩軸的圓弧和直線插補。在運轉(zhuǎn)過程中，主機處理器僅用向該芯片下達各種復雜的指令，MCX314As芯片按照指令完成一系列的操作和處理。在該嵌入式數(shù)控系統(tǒng)中，其硬件中包含了主CPU和從CPU，使用的是主從CPU硬件結(jié)構(gòu)模式。其中，主CPU是對各項任務進行管理和調(diào)整的ARM處理器，從CPU是控制數(shù)控系統(tǒng)運動方式的MCX314As專用運動控制芯片。

1.3ARM處理器與運動控制芯片的連接

運動控制專用芯片MCX314As的時鐘頻率為16Hz，由外部直接提供。S3C2440的數(shù)據(jù)線以及讀、寫信號直接控制相應的數(shù)據(jù)線以及讀、寫信號。因為在該系統(tǒng)中選用16位數(shù)據(jù)線進行傳輸，故而必須在運動控制專用芯片MCX314As的H16L8引腳上接入高電平。圖2為S3C2440與MCX314As的接口電路圖，由圖可以看出，為了保障安全，增強信號傳輸可靠性，實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，驅(qū)動信號，在信號連接兩者間加有寫著“SN74ALVC164245”的芯片。

1.4數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

為了確保該系統(tǒng)的實時性，同時也為了使數(shù)控系統(tǒng)的硬件設施得到充分利用，該嵌入式數(shù)控系統(tǒng)運用了Linux操作系統(tǒng)。該操作系統(tǒng)按照相關要求做了適當裁剪，能夠?qū)?shù)控系統(tǒng)進行實時多任務控制，其時效性相當高。

2.嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的可重構(gòu)功能

通常情況下，對于中央處理單元，嵌入式系統(tǒng)多采用精簡指令集計算技術。然而，在使用專用芯片以及運用微處理機方法時，人們渴望能夠擁有性能良好、運算迅速、可靠性強，并且具備高度柔性和強大編程功能的新技術、新方法，這也就是嵌入式系統(tǒng)的可重構(gòu)功能。所謂可重構(gòu)，即是利用可重構(gòu)的相關資源對計算平臺進行重構(gòu)或重組，包括了各類硬件、軟件的可重構(gòu)。擁有可重構(gòu)的有關資源是進行重構(gòu)的基礎，而滿足人類不同的應用需求是進行重構(gòu)的目的。在沒有FPGA的時候，通常是對功能部件進行重用，以實現(xiàn)計算系統(tǒng)的重組。而在FPGA出現(xiàn)以后，通常是將基本的門、線資源進行重用，通過有關配置文件，對門的性質(zhì)進行設定，對線的連接方式進行定義，從而實現(xiàn)了硬件功能的變化。因為嵌入式數(shù)控系統(tǒng)所具備的重構(gòu)功能和硬件、軟件能夠裁剪的特征，因此極其有助于實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)字控制技術，并且為網(wǎng)絡數(shù)字系統(tǒng)的設計和應用奠定了基礎與捷徑。

3.嵌入式數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)方案與測試

3.1實現(xiàn)方案設計

中央數(shù)控單元控制運行ARM，在ARM上對主要數(shù)控技術進行運作，但是刀補、插補以及間隙補償應當除外。注意將ARM與顯示以及有關鍵入裝置相連接，以實現(xiàn)人與機的交互。插補代碼經(jīng)編譯之后應當通過串口發(fā)至DSP，ARM需要執(zhí)行M、S、T指令，邏輯控制指令需要經(jīng)過異步串行總線MODBUS發(fā)至PLC，系統(tǒng)的監(jiān)控由總線負責，與外部網(wǎng)絡的連接由ARM負責，進而完成對整個數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化開發(fā)、運行、管理、調(diào)試、診斷以及監(jiān)控，等等。

3.2系統(tǒng)測試

在完成MCX314As運動控制板的設計和在Linux操作系統(tǒng)下編寫好調(diào)試、驅(qū)動程序以后需要對該嵌入式數(shù)控系統(tǒng)進行一系列的仿真調(diào)試。因為MCX314As屬于寄存器控制型芯片，其是通過讀或?qū)憙?nèi)部寄存器來實現(xiàn)控制的。MCX314As寫入的數(shù)據(jù)來自S3C2440通過總線輸入，由此可以讀出寄存器的值，再通過比較可以對MCX314As的工作狀態(tài)進行判別。為了驗證該嵌入式數(shù)控系統(tǒng)是否正確，需要編寫相應的X、Y2軸直線插補程序，最終經(jīng)過示波器反應實際的脈沖波形圖，可以確定該嵌入式數(shù)控系統(tǒng)是正確的，能夠正常運行。

4.結(jié)論與思考

本文介紹了一種基于ARM的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，研究分析了嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方案與測試方法。在今后的研究工作中可以借鑒本文思想，從資源共享角度考慮，大力增強數(shù)控系統(tǒng)的開放性。

作者：李芳 單位：揚州市職業(yè)大學

篇7

關鍵詞：K元交換試探算法；最近鄰算法；數(shù)控系統(tǒng)；加工路徑優(yōu)化

中圖分類號：TG659文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)03(A)-0000-00

0. 引言

對數(shù)控系統(tǒng)加工路徑進行必要的、合理的優(yōu)化還是具有重要的現(xiàn)實意義的：首先，優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)加工路徑能夠比較明顯地減少數(shù)控機床的輔助運動路徑，進而實現(xiàn)加工效率的大幅度提升；其次，對于某些具有批量化加工生產(chǎn)需求或者零件加工路徑十分復雜的加工任務而言，其加工時間能夠顯著縮短，不僅降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，更是讓企業(yè)能夠獲得了非常可觀的經(jīng)濟利潤。在生產(chǎn)實踐當中，如果需要對微量射出標簽機、點膠機、繪圖儀、PCB 鉆孔機以及雕刻機等設備工具進行加工時，通常都會選擇優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)加工路徑，以便獲得更高的加工效率。

1. 優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)加工路徑的理論基礎

在加工生產(chǎn)領域，利用數(shù)控車床系統(tǒng)對零件進行加工時，需要將原材料依照預定的圖樣將其加工成為成形狀各異、大小不同的成品。需要進行加工的過程中，數(shù)控系統(tǒng)需要依照預定的加工先后順序?qū)υ牧线M行加工，加工設備（刀具、鉆頭等）從開始加工一直到加工完成所形成的線路圖便是該數(shù)控系統(tǒng)的加工路徑。數(shù)控車床類型不同、加工任務不同，相應的其加工任務也存在差異。通常我們可以把數(shù)控加工路徑進行詳細地劃分，使之成為“點”、“線段”、“曲線”以及“閉合曲線”等加工要素。通過優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)加工路徑，能夠讓數(shù)控機床在加工過程中行走的加工路程最短。加工路程的最短在實質(zhì)上也就等于加工時間的最短和加工效率的提高，所以說，優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)加工路徑能夠以更低的成本完成相同數(shù)量的任務。

通過以上分析我們知道，優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)加工路徑在本質(zhì)上與數(shù)學領域著名的“Traveling Salesman Problem”，即“旅行商人問題”，簡稱“TSP”。“TSP”描述的內(nèi)容是：現(xiàn)在有一個旅行商人（Traveling Salesman），他需要對若干個的城市進行拜訪，并且要提前確定自己的行走路徑。但是對行走路徑的限制是，每一個城市只能夠行走一次，并且最后必須要回到原來的城市，簡而言之，旅行商人（Traveling Salesman）規(guī)劃行走路程的最短行走路程應該是所有行走路程方案當中距離最短（時間最少）的一種。在這里，我們可以將數(shù)控機床的刀具或者鉆頭理解為旅行商人（Traveling Salesman），將數(shù)控加工當中的任務點看作“城市”。

“TSP”的數(shù)學描述是：存在一個距離矩陣：M=（Mab）（其中，a，b=1，2，3，……，n；a，b均為整數(shù)），Mab代表的含義是點a到點b之間的距離。主要目的就是找到一個從1開始至n結(jié)束的整數(shù)序列（a1，a2，a3，……，an）能夠保證（Ma1a2+Ma2a3+Ma3a4+……+Mana1）所得到的數(shù)值最小。即，求“TSP”的最優(yōu)解。在本文中，主要利用K元交換試探算法以及最近鄰算法來求解。

2. K元交換試探算法以及最近鄰算法的優(yōu)化對比

2.1 K元交換試探算法

我們知道，一條完整的路徑可以按點劃分為各種段。對于任意給定的一條已知路徑，交換其中的K段，如果交換后生成的新路徑比交換之前的路徑優(yōu)，則以新路徑作為參考路徑再重復交換的步驟，這樣嘗試完所有可能的交換得到的路徑就可以認為是算法的解。本文的實驗的算法是三元交換：

組成路徑的點集用T表示，Xa（T2a-1，T2a），Ya（T2a，T2a+1）表示，用Z表示交換前后的路徑增益，用Yb段替代Xa段產(chǎn)生的增益 ，如果Z=Z1+Z2+Z3+……+Zk≥0，就顯示交換之后的總路徑比交換之前的總路徑要小，即此次 k 元交換有效，如此往復最后得到的將是這個算法下的最優(yōu)解。這里需要注意的是選擇Ya的限定條件：為了簡化編程和減少計算量，限定Ya只在距離T2a的最近五個點之中尋找T2a+1。

2.2 最近鄰算法

最近鄰算法又被稱為貪婪算法。它的思想是每次移動前都尋找離當前所在點最近的點作為目的地。具體步驟如下：

第一步，從任意點a1=1，2，3，……，n出發(fā)尋找與出發(fā)點最近的點a2；第二部，把a2作為起點重復第一步操作，直到回到a1。

對于 n 點的路徑，這種算法得到的解基一般會超出最優(yōu)解25%。特別需要注意的是，對于某些情況下，最近鄰算法得到的解可能會是個很差的結(jié)果。

3. 結(jié)語

K元交換試探算法的步驟和編程實現(xiàn)均比較繁雜、計算量較大；而最近鄰算法的特點在于步驟簡單、編程較為容易、且計算量較小。可以看到在點的個數(shù)比較小的情況下，兩種算法得到了同樣的最優(yōu)解，這時可以采取最近鄰算法。但是當點的個數(shù)增加到一定數(shù)目時，K元交換試探算法更具優(yōu)勢，它的解比最近鄰算法得到的解更優(yōu)，這時應當采取K元交換試探算法。

參考文獻

[1] Johnson DS，McGeoch LA. The Traveling Salesman Problem： A Case Study in Local Optimization. Local Search in Combinatorial Optimization. Chichester；New York： John Wiley and Sons，1997，：215-310.

[2] Keld Helsgaun. “An Effective Implementation of K-opt Moves for the Lin-Kernighan TSP Heuristic”. Writings on Computer Science. Roskilde University，2007，Vol.109：225-226.

篇8

關鍵詞：ARM技術；PCB鉆床；數(shù)控；系統(tǒng)

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.250

0 引言

PCB是印刷電路板的簡稱，是一種現(xiàn)代化的電子設備中的重要部分，也是不可缺少的一部分，能夠讓設備和儀器具有非常大的穩(wěn)定性和可靠性，也可能成為一部儀器成功或者失敗的關鍵要素，能夠?qū)﹄娮觾x器的生成以及設備的成本產(chǎn)生一定的影響力，并且對產(chǎn)品在市場上競爭力也有一定的影響，因此本文主要對ARM技術的PCB鉆床數(shù)控系統(tǒng)進行研究。

1 對ARM技術數(shù)控平臺的分析

1.1 ARM技術數(shù)控平臺優(yōu)勢的分析

ARM內(nèi)核處理器具有非常高的性能，還有比較低的能耗，并且成本也非常低，開發(fā)過程簡單等等一系列優(yōu)勢，在測控系統(tǒng)中已經(jīng)由八位機上升到三十二位機，本文所研究的就是某公司生產(chǎn)的S3C44BOX類型的鋅片，工作的主頻比較大，片內(nèi)也非常豐富，給設計提供了非常好的硬件類型平臺。伴隨著嵌入方式實時操作系統(tǒng)的使用，還有嵌入方式系統(tǒng)本身操作性也非常高，具有專用性和很高的可靠性，能夠成為微控制系統(tǒng)當中的一種任務管理平臺，能夠給上層的軟件提供一種可靠性的管理保障。

1.2 ARM為控制器的PCB鉆床數(shù)控系統(tǒng)設計

由于市場的需要，對于此次設計指標上有如下的分析，三坐標四個伺服軸，還有Z軸，也就是主軸在進給過程中需要進行雙驅(qū)動軸的同步進給。鉆孔的頻率為每分鐘三百次，絲杠的螺距離為6毫米，定位非常精準，在主軸上使用氣浮類型的軸承，最高的轉(zhuǎn)動速度為135000R/min，有16級別的調(diào)節(jié)速度，調(diào)節(jié)的速度由四路開關量方面進行控制，自動的對鉆頭做好更換，一共有12個鉆頭，刀庫的位置也可以任意的進行設置，鉆孔的直徑為0.2-6.5毫米。在機器中，所使用的基礎件主要有底腳、橫梁以及床身還有工作臺等等，這些基本都是濟南青，或泰山青。在面板的控制上主要是單向的控制，能夠在電動機上實現(xiàn)XYZ方向的原點啟動，經(jīng)過快速的移動，實現(xiàn)鉆孔的功能，也可以輸入一些少量的程序。在設計上，為了方便并且實現(xiàn)軟件和硬件的各項功能，其中有地動機的速度調(diào)節(jié)，鉆頭以及工作平臺的調(diào)節(jié)，可以選擇一個首孔，然后任意一點當成是工作原點，版面的旋轉(zhuǎn)和版面鏡像形成時有三種選擇，一種是手動模式、一種為單步模式還有一種是自動模式。狀態(tài)的顯示是通過LCD顯示屏顯示的，其檢測系統(tǒng)當中主要有氣浮軸承氣壓檢測還有換刀氣壓檢測以及斷鉆的檢測。因為鉆床數(shù)控系統(tǒng)本身的特點需要電動機具有驅(qū)動器，在整個機床上的傳導需要是精密類型的滾珠杠和直線類型的滾動導軌。

1.3 電氣系統(tǒng)的設計

在ARM微處理四軸聯(lián)動上的加工上，控制面板的主要作用是為整個數(shù)控系統(tǒng)運行服務的，還可以增加少量的孔位和文件。若是數(shù)控的鉆床非常多，有多個孔位需要進行加工，那么僅僅依靠人工的方式是不可行的，工作量太大。因此需要在系統(tǒng)設計上使用USB接口，這能夠讓系統(tǒng)和PC之間實現(xiàn)通訊，此種類型的通訊主要是為了能夠接受來在PC方面的孔位信息和文件，此種設計也比較支持現(xiàn)場的工業(yè)以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為后續(xù)的系統(tǒng)擴展打下了深厚的基礎[2]。

在此系統(tǒng)當中，有幾種類型，分別是電動機控制信號還有原點信號以及限位信號等等，控制器以及外部信號之間都使用了光電耦合的形式，DC12V是由開關電源提供使用的[3]。如圖1所示：

2 軟件結(jié)構(gòu)構(gòu)造分析

在軟件的結(jié)構(gòu)方面，需要對內(nèi)核進行擴展，并且將其放在具體的應用過程中。系統(tǒng)的內(nèi)核，主要任務就是能夠在多個任務當中進行同步的調(diào)動以及同步任務的趨同，在相應的程序系統(tǒng)當中實現(xiàn)主流任務的操作，以此完成客戶的要求。用戶使用程序需要建立起自己的任務，每一個任務之間還需要做好協(xié)調(diào)性的工作，各種各樣的系統(tǒng)消息要進行羅列，在軟件設計的基礎上要從整體布局出發(fā)，將應用程序分成不同個獨立的模塊，實現(xiàn)內(nèi)部系統(tǒng)的完善。本文所討論的是使用串口接收prtoel的方式，放入孔位文件，并且將其放在flash當中。控制面板在發(fā)出指令以后，能夠到孔位文件上進行不同程度的優(yōu)化，然后再放入到Flash當中。做完這些工作以后，在控制面板的控制方向上完成PCB孔位的加工工作[4]。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文對ARM技術的PCB鉆床數(shù)控系統(tǒng)進行了分析和研究。科學技術的不斷發(fā)展，需要對各項設備也進行更新，這樣才能夠促使系統(tǒng)的完善，讓其對生產(chǎn)生活產(chǎn)生較大的積極性影響，促進經(jīng)濟指標的提升，增強勞動生產(chǎn)效率。此文所講的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)小型化、實時性以及專用化的操作，進而克服單片控制系統(tǒng)所出現(xiàn)的種種弊端性問題。

參考文獻：

[1]劉剛.ARM技術在廣播發(fā)射機控制器設計中的應用[J].數(shù)字技術與應用，2016，25（02）：23-24.

[2]方紅花.基于Zigbee和ARM技術的樓宇智能照明系統(tǒng)研究[J].科學與財富，2015，7（12）：173..

篇9

【關鍵詞】數(shù)控系統(tǒng)；參數(shù)；數(shù)據(jù)備份

引言

數(shù)控設備使技術密集型和知識密集型機電一體化產(chǎn)品，其技術先進、結(jié)構(gòu)復雜、價格昂貴，在各行各業(yè)的生產(chǎn)上都發(fā)揮著重要作用。

數(shù)控機床參數(shù)用于調(diào)整機床功能，是機床廠家根據(jù)機床特點設定的，決定數(shù)控機床的功能和控制精度，是保證數(shù)控機床正常工作的關鍵，一旦參數(shù)丟失或誤改動，容易使機床的某些功能不能實現(xiàn)或系統(tǒng)混亂甚至癱瘓，如軸補償數(shù)據(jù)，是根據(jù)每臺機床的實際情況確定的，即便是同廠家、同型號的兩臺機床，也是不一樣的，一旦丟失，就需要用激光干涉儀重新進行檢測、補償，需要大量時間和精力，給工作帶來很大的不便。所以在數(shù)控機床安裝調(diào)試完畢或進行重大調(diào)整后，進行正確、完整、有效的參數(shù)備份是非常必要的。

1、參數(shù)恢復的方法

一般情況下，當參數(shù)發(fā)生改變和丟失時可以采用以下兩種方式進行參數(shù)的恢復。

1.1根據(jù)故障現(xiàn)象進行正確的參數(shù)設置

這種方法適合處理許多常見的機床故障，例如主軸準停位置的調(diào)整，機床原點位置的調(diào)整，補償反向間隙，螺距補償參數(shù)設置等等。但是由于數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)數(shù)量非常相當龐大，當參數(shù)大范圍丟失和改變時，最好借助于參數(shù)的備份與回裝完成參數(shù)的恢復任務，這樣既簡單又可以保證準確性。

1.2利用機床的備份數(shù)據(jù)進行參數(shù)的下載和恢復

利用機床的備份數(shù)據(jù)進行恢復方法簡單易行，效率高，可靠性高，是進行參數(shù)恢復的主要手段。下面著重介紹針對不同數(shù)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份的方法和步驟。

2、常見數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)備份和參數(shù)恢復的方法與步驟

2.1SINUMERIK 802D SL的參數(shù)備份與回裝

SINUMERIK 802D SL的參數(shù)可以在系統(tǒng)內(nèi)部備份，也可在CF卡上備份，或在計算機硬盤上備份。在機床調(diào)試完畢后，應備份以下數(shù)據(jù)：

機床數(shù)據(jù)（文本格式）/螺距誤差補償（文本格式）/刀具數(shù)據(jù)（文本格式）

開機調(diào)試存檔（NC/PLC）包括NC、PLC、驅(qū)動器的所用數(shù)據(jù)

開機調(diào)試存檔（HMI）包括語言、在線幫助、用戶開機畫面

PLC-項目包括PLC備份及用戶報警文本

2.1.1數(shù)據(jù)內(nèi)部備份

802Dsl配備了閃存和靜態(tài)存儲器（由高能電容維持信息）。數(shù)據(jù)的內(nèi)部備份可以通過“數(shù)據(jù)存儲”軟菜單鍵實現(xiàn)。但是內(nèi)部備份的數(shù)據(jù)不包括PLC應用程序和用戶報警文本，PLC應用程序和報警文本均直接存儲在閃存內(nèi)。“內(nèi)部數(shù)據(jù)備份”是將靜態(tài)存儲器中所有生效數(shù)據(jù)存儲到閃存中。

802Dsl在上電自檢時，對靜態(tài)存儲器的進行檢測，如果存儲器掉電，則系統(tǒng)會自動將閃存內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)復制到靜態(tài)存儲器中，并且會有提示報警：04062-存儲數(shù)據(jù)已經(jīng)加載.

2.1.2存儲到CF卡上

在CF卡上備份數(shù)據(jù)只需在802D SL 操作：選中需要備份的數(shù)據(jù)，用軟菜單鍵[復制]后，進入[客戶CF卡]菜單，用[粘貼]鍵即可將備份文件復制到CF卡上。

2.1.3存儲到外部計算機硬盤上

首先利用準備好的“802Dsl調(diào)試電纜”將計算機和802Dsl的COM1 連接起來：從WINDOWS的“開始”中找到通訊工具軟件RCS，并啟動：在Control 802D中找到需要備份的文件后，用鼠標將其拖到計算機的目錄下即可。

2.2SINUMERIK 840D系統(tǒng)的參數(shù)備份與恢復

SINUMERIK 840D系統(tǒng)本身的硬件配置也不近相同，對于MMC103、PCU50和PCU70來說，可以選擇硬盤備份、軟盤備份、NC卡備份和數(shù)據(jù)外部備份等多種數(shù)據(jù)備份形式，而對于PCU20及以下配置則由于本身沒有硬盤不能選擇硬盤備份。下面主要介紹常用的硬盤備份，硬盤備份還可以分為系列備份和分區(qū)備份兩種類型。

2.2.1系列備份與數(shù)據(jù)查看

在840D主界面中有6個分區(qū)，數(shù)據(jù)管理功能的各種操作主要位于Service區(qū)。通過用戶擴展鍵，可以打開系列備份的對話框，其具體步驟如下：

數(shù)據(jù)備份后，需要進行數(shù)據(jù)查看，以確定數(shù)據(jù)備份的內(nèi)容是否正確。具體步驟如下：

2.2.2分區(qū)備份與數(shù)據(jù)查看

分區(qū)備份只能針對NC數(shù)據(jù)進行備份，備份后的文件可以進行編輯。備份的步驟如下：

備份成功后，查看步驟如系列備份查看方法相似，不再累述。

2.2.3系列備份與分區(qū)備份的區(qū)別

系列備份可以針對NC/PLC以及MMC/PCU中的文件，且所備份的文件類型為*.ARC.該備份文件不能進行編輯，而且當數(shù)據(jù)回裝時，只能針對相同版本的數(shù)據(jù)進行回裝。

分區(qū)備份只能針對NC中的文件進行備份，所備份的文件類型為：*.INI。該備份文件可以進行編輯、修改、保存，且不同版本的系統(tǒng)也可以進行回裝，如對絲杠螺距誤差補償單個文件的傳輸，則能夠節(jié)省時間，提高效率。

2.2.4數(shù)據(jù)的回裝

在數(shù)據(jù)回裝時，需要先裝NC數(shù)據(jù)，再裝PLC數(shù)據(jù)，否則可能會引起出錯報警。

（1）系列備份數(shù)據(jù)回裝步驟：

（2）分區(qū)備份數(shù)據(jù)回裝

進行分區(qū)備份數(shù)據(jù)回裝時，需要進行兩步工作，首先選擇備份數(shù)據(jù)所在的文件夾，然后選擇需要回裝的文件。具體步驟如下：

2.3Fanuc i系統(tǒng)的參數(shù)備份與回裝

對于Fanuc i系統(tǒng)可以使用CF卡進行數(shù)據(jù)傳輸，也可以使用RS232接口進行數(shù)據(jù)傳輸。

2.3.1數(shù)據(jù)備份方法與步驟

（1）將PC機或CF卡與數(shù)控機床連接好，如果使用CF卡，在Setting畫面I/O通道一項中設定I/O=4。如果使用RS232接口則根據(jù)硬件連接情況設定I/O=0或I/O=1。

（2）計算機側(cè)裝好相應的通訊軟件，例如DNC軟件或PC IN軟件，并起動該軟件。

（3）在系統(tǒng)側(cè)選擇EDIT模式，并通過參數(shù)設定輸出代碼（ISO或EIA）

（4）按下功能鍵SYSTEM，按軟鍵PARAM，按操作軟件，按操作擴展鍵，再按軟件輸出，按下軟件ALL，然后按執(zhí)行。備份數(shù)據(jù)將按照已設置好的格式輸出。

2.3.2數(shù)據(jù)回裝方法與步驟

（1）系統(tǒng)側(cè)選擇編輯模式，并在SETTING畫面中，將PWE值改為1，這時機床會出現(xiàn)P/S100報警，這并不影響數(shù)據(jù)傳輸。

（2）為了確保安全，需要按下系統(tǒng)急停按鈕。

（3）按下功能鍵SYSTEM，按軟鍵PARAM，按軟鍵操作，按操作擴展鍵，再按軟件INPUT，然后按執(zhí)行。當畫面右下腳的INPUT字樣消失時，說明參數(shù)輸入完成。

（4）在回到SETTING界面中，將PWE改為0，重新啟動系統(tǒng)。報警消失，參數(shù)傳輸過程結(jié)束。

從以上的闡述可以看出，對于不同的數(shù)控系統(tǒng)其參數(shù)備份方式是不同的，即使都為SIEMENS的數(shù)控系統(tǒng)，SINUMERIKE 802D SL系統(tǒng)和SINUMERIKE 840D系統(tǒng)的參數(shù)備份方式也相差很大，F(xiàn)ANUNC 0系統(tǒng)還要手動輸入900號以后的特殊參數(shù)。所以針對不同的數(shù)控系統(tǒng)，在進行參數(shù)備份前，最好先查閱其調(diào)試手冊或維修說明書，保證所備份參數(shù)完整、正確、效性。

3、結(jié)論

本文根據(jù)數(shù)控維修過程中的實踐經(jīng)驗，系統(tǒng)分析了在數(shù)控機床中常見的參數(shù)丟失的原因和恢復方法并歸納總結(jié)了幾種常見數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)備份與回裝的步驟。雖然這些方法具有普遍性和代表性，但是在具體到某個機床的某個故障時，還是要根據(jù)具體情況，靈活掌握運用，希望本文介紹的方法可以為數(shù)控設備維修工作的初學者提供一點參考。

參考文獻

[1]SINUMERIK 802D SL簡明安裝調(diào)試指南.西門子自動化，2008，5.

[2]任建平等.數(shù)控機床診斷及維修[M].國防工業(yè)出版社，2002.

篇10

關鍵詞：數(shù)控系統(tǒng) 參數(shù) 設置

無論哪個公司的數(shù)控系統(tǒng)都有大量的參數(shù)，有的一項參數(shù)又有八位，粗略計算起來一套CNC系統(tǒng)配置的數(shù)控機床就有近千個參數(shù)要設定。這些參數(shù)設置正確與否直接影響數(shù)控機床的使用和其性能的發(fā)揮。特別是用戶能充分掌握和熟悉這些參數(shù)的設置，將使一臺數(shù)控機床的使用和性能發(fā)揮上升到一個新的水平，也給數(shù)控機床的故障診斷和維修帶來很大的方便，參數(shù)的修改還可以開發(fā)CNC系統(tǒng)某些在數(shù)控機床訂購時沒有表現(xiàn)出來的功能，對二次開發(fā)會有一定的幫助。

1.顯示參數(shù)的操作

1）按MDI面板上的“SYSTEM”功能鍵數(shù)次，或者按“SYSTEM”功能鍵一次，再按[參數(shù)]軟鍵，選擇參數(shù)畫面。

2）參數(shù)畫面由多頁組成，可以通過以下兩種方法選擇需要顯示的參數(shù)所在的畫面。

（1）用光標移動鍵或翻頁鍵，顯示需要的畫面。

（2）由鍵盤輸入要顯示的參數(shù)號，然后按下[搜索]軟健，這樣可顯示指定參數(shù)所在的頁面，光標同時處于指定參數(shù)的位置。

2.用MDI設定參數(shù)

1)在操作面板上選擇MDI方式或急停狀態(tài)。

2)按下“OFS/SET”功能鍵，再按[設定]軟鍵，可顯示設定畫面的第一頁。

3)將光標移動到“參數(shù)寫入”處，按[操作]軟鍵，進入下一級畫面。

4)按 [NO：1]軟鍵或輸入1，再按 [輸入]軟鍵，將“參數(shù)寫入”設定為1；這樣參數(shù)處于可寫入狀態(tài)，同時CNC發(fā)生100號報警。

5)按“SYSTEM”功能鍵，再按[參數(shù)]軟鍵，進入?yún)?shù)畫面，找到需要設定參數(shù)的畫面，將光標置于需要設定的位置上。

6)輸入?yún)?shù)，然后按“INPUT”鍵，輸入的數(shù)據(jù)將被設定到光標指定的參數(shù)中；

7)參數(shù)設定完畢，需要將“參數(shù)寫入”設置為0，即禁止參數(shù)設定，防止參數(shù)被無意更改。

8)同時按下“RESET”鍵和“CAN”鍵，解除100號報警；有時在參數(shù)設定中會出現(xiàn)報警000（需要切斷電源），此時要關閉數(shù)控系統(tǒng)電源再開啟。

3.上電全清

系統(tǒng)第一次通電時，最好先做一次全清，所謂全清就是將系統(tǒng)所有參數(shù)恢復出廠設置，即在系統(tǒng)啟動過程中，同時按下MDI面板上RESET+DEL鍵。全清后一般會出現(xiàn)如下報警：100#參數(shù)寫保護打開；506/507#硬超程報警；417#伺服參數(shù)設定不正確；5136#FSSB放大器數(shù)目少。在初次調(diào)試時最好進行全清，如果只是進行參數(shù)的修改，切勿全清！

4.設定語言及對比度

1)在操作面板上選擇“MDI”方式，按“OFS/SET”功能鍵，再按[設定]軟鍵，找到設定畫面，將“參數(shù)寫入”選項設置為1。

2)按下“SYSTEM”功能鍵，再按[參數(shù)]軟鍵，找到參數(shù)設置畫面，在MDI鍵盤區(qū)域輸入3190，然后按[搜索]軟鍵，在屏幕上顯示3190號參數(shù)，然后在MDI鍵盤區(qū)輸入1000000，按“INPUT”鍵，將3190號參數(shù)的第6位設置為“1”，即設置系統(tǒng)語言為簡體中文；出現(xiàn)報警“000請關閉電源”，按操作面板上的“停止”按鈕，再按“啟動”按鈕，重啟數(shù)控系統(tǒng)。

3)按“OFS/SET”功能鍵，再按[設定]軟鍵，找到設定畫面，移動光標鍵到對比度選項，按[操作]鍵，通過按[ON：1]或[OFF：0]，調(diào)整合適的對比度；找到日期和時間選項可以設定當前日期和時間。

5.參數(shù)設置

通常情況下，在參數(shù)設置畫面輸入?yún)?shù)號就可以搜索到對應的參數(shù)，從而進行參數(shù)的修改，同時，F(xiàn)ANUC數(shù)控系統(tǒng)還提供了一種簡單快捷的操作方式，即“參數(shù)設定幫助菜單”，在這里可以分類設置參數(shù)。

按幾下“SYSTEM”功能鍵，進入“參數(shù)設定幫助菜單”畫面；按一下“Page ”進入下一界面。

在“參數(shù)設定幫助菜單”畫面中，移動光標鍵，使光標停留在要設置的參數(shù)所在的選項，按下[操作]軟鍵，再按[選擇]軟鍵，進入?yún)?shù)設置畫面，在此分別設置各參數(shù)值；當光標移到某一參數(shù)時，在畫面的左下角會顯示此參數(shù)的含義和設置選項。

有些參數(shù)以8位數(shù)值顯示時，在系統(tǒng)屏幕上從右到左依次為第0到第7位，下文中以“XX#0”表示第XX號參數(shù)的第0位，以“XX#2”表示第XX號參數(shù)的第2位。

1）按下“SYSTEM”功能鍵，再按[參數(shù)]軟鍵，找到參數(shù)設置畫面，在參數(shù)設置畫面可以設置I/O通道（20#）、各軸的互鎖信號無效（3003#2=1）、實際進給速度顯示（3105#0=1）、主軸倍率顯示（3106#5=1）、伺服調(diào)整畫面顯示（3111#0=1）、主軸調(diào)整畫面顯示（3111#1=1）、操作監(jiān)控畫面顯示（3111#5=1）和主軸最高轉(zhuǎn)速（3741#）等。

2）在“參數(shù)設定幫助菜單”畫面中，選擇“伺服設定”，進入“伺服設定”畫面，按下[操作][選擇][NEXT]擴展鍵[切換]顯示設定畫面，在本畫面中可以設置電機代碼、指令倍乘比、柔性齒輪比N、方向、速度反饋脈沖數(shù)、位置反饋脈沖數(shù)等，通過[軸變更]軟鍵，在X軸和Z軸之間切換。

3）在“參數(shù)設定幫助菜單”畫面中，選擇“主軸設定”，進入“主軸設定”畫面，可以設置：主軸最高速度、電機最高速度、電機回轉(zhuǎn)方向和位置編碼器旋轉(zhuǎn)方向等。

4）在“參數(shù)設定幫助菜單”畫面中，選擇“軸設定”，進入“軸設定”畫面，可以設置：參考點返回方向、CNC控制軸數(shù)，空運行速度，各軸快速運行速度，所有軸的最大切削進給速度，各軸手動連續(xù)進給速度，各軸的手動快速運行速度，各軸反向間隙等。

注意：有些參數(shù)設定后，要先斷電再上電才能生效，不同的機床有些參數(shù)的設定值也不同。

結(jié)語

數(shù)控機床的制造廠在機床出廠時就會把相關的參數(shù)設置正確、完全，同時還給用戶一份與機床設置完全符合的參數(shù)表。在數(shù)控機床驗收時，應把隨機所帶的參數(shù)與機床上的實際設置進行校對，搞清參數(shù)的含義，為將來故障診斷掃除障礙。

參考文獻：