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CNC机床的装置软件结构

日期：2009年09月29　来源：本站原创　关键字：CNC机床
CNC数控装置的软件是为完成CNC机床系统的各项功能而专门设计和编制的，是数控加工的一种专用软件，又称为系统软件(系统程序)，其管理作用类似于计算机的操作系统的功能：不同的CNC装置，其功能和控制方案也不同，因而各系统软件在结构上和规模上差别较大，各厂家的软件互不兼容。现代数控机床的功能大多采用软件来实现，所以，系统软件的设计及功能是CNC机床系统的关键。
1．软件结构的特点
(1)CNC装置的轵／硬件界面
软件结构取决于CNC装置中软件和硬件的分工，也取决于软件本身的工作性质。硬件为软件运行提供支持环境。软件和硬件在逻辑上是等价的，由硬件能完成的工作原则上也可以由软件完成。硬件处理速度快，但造价高；软件设计灵活，适应性强，但处理速度慢。因此CNC装置中，软、硬件的分工是由性6D价格比决定的。
CNC机床系统中实时性要求最高的任务就是插补和位控，即在一个采样周期中必须完成控制策略的计算，而且还要留有一定的时间去做其他的事。CNC机床系统的插补器既可面向软件也可面向硬件。现代CNC装置中，软件和硬件的界面关系是不固定的。早期的NC装置中，数控系统的全部功能都由硬件来实现，随着计算机技术的发展，计算机参与了数控系统的工作，构成了计算机数控(CHIC)系统，由软件完成数控工作。随着产品的不同、功能要求的不同软件和硬件的界面足不一样的，归结起来，主要有以下三种类型：
①不用软件插补器，插补完全由硬件完成的CNC系统。
②由软件插补器完成粗插补，由硬件插补器完成精插补的CNC机床系统。
3.带有完全用软件实施的插补器的CNC系统。
(2)系统软件的内容及结构类型
CNC系统是一个专用的实时多任务计算机系统，在其控制软件中融合了当今计算机软件技术中的许多先进技术，其中最突出的是多任务并行处理和多重实时中断技术。CNC装置通常作为一个独立的过程控制单元用于工业自动化生产中，因此，它的系统软件包括管理和控制两大部分。系统的管理部分包括输入、I／O处理、通信、显示、诊断以及加工程序的编制管理等程序，系统的控制部分包括译码、刀具补偿、速度处理、插补和位置控制等软件。
数控的基本功能由上面这些功能子程序实现。这是任何一个计算机数控系统所必须具备的功能，功能增加，子程序就增加。不同的系统软件结构中对这些子程序的安排方式不同，管理方式也不同。在单微处理器数控系统中，常采用前后台型的软件结构和中断型的软件结构；在多微处理器数控系统中将微处理器作为一个功能单元利用上面的思想构成相应的软件结构类型。多微处理器数控装置中，各个CPU分别承担一定的任务，它们之间的通信依靠共享总线和共享存储铅进行协调。在于系统较多时，也可采用相互通信的方法。无论何种类型的结构，CNC机床装置的软件结构都具有多任务并行处理和多重实时中断的特点。
(3)多任务并行处理
数控加工时，CNC装置要完成许多任务。在多数情况下，管理和控制的某些工作必须同时进行。例如，为使操作人员及时地了解CNC装置的工作状态，管理软件中的显示模块必须与控制软件同时运行。当在插补加工运行时，管理软件中的零件程序输入模块必须与控制软件同时运行。而当控制软件运行时，其本身的一些处理模块也必须同时运行，例如，为了保证加工过程的连续性，即刀具在各程序之间不停刀，译码、刀具补偿和速度处理模块必须与插补模块同时运行，而插补程序又必须与位置控制程序同时进行。
(4)实时中断处理
CNC系统软件结构的另一个特点是实时中断处理。CNC机床系统程序以零件加工为对象，每个程序有许多子程序(子过程)，它们按预定的顺序反复执行，各步骤间关系十分密切，有许多子程序实时性很强，这就决定了中断成为整个系统不可少的重要组成部分。CNC机床系统的中断管理主要靠硬件完成，而系统的中断结构决定了软件结构。
①CNC系统的中断类型
外部中断。主要有外部监控中断(如紧急停)和键盘、操作面板输入中断。外部监控中断的实时性要求很高，将它放在较高的优先级上，而键盘和操作面板输入中断则放在较低的中断优先级上。在有些系统中，甚至用查询的方式来处理它。内部定时中断。主要有插补周期定时中断和位置采样定时中断。在有些系统中这两种定时中断合二为一。但在处理时，总是先处理位置控制，然后处理插补运算。
● 硬件故障中断。它是各种硬件故障检测装置发出的中断，如存储器出错、定时器出错、插补运算超时等。
● 程序性中断。它是程序中出现的异常情况的报誊中断，如各种溢出、除零等。
②cNc系统中断结构模式
前、后台软件结构中的中断模式在前、后台软件结构中，前台程序是一个中断服务程序，完成全部的实时功能。后台(背景)程序是一个循环运行程序，管理软件和插补准备
在这里完成。后台程序运行中，实时中断程序不断插入，与后台程序相配合，共同完成零件加工任务。
中断型软件结构中的中断模式
中断型软件结构的特点是除了初始化程序之外，整个系统软件的各种任务模块分别安排在不同级别的中断服务程序中，整个软件就是一个大的中断系统。其管理功能主要通过各级中断服务程序之间的相互通信来解决。

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