关于对新型刀具磨床体系的研究及应用分析

　　 　　 CNC系统的硬件开放性结构表现在如下几方面：a.组成系统的基本单元都是工业级模块，互相之间的硬件接口都符合国际通行标准，具有很好的兼容性和互换性，个别模块的增减和更换不涉及系统的其他部分；b.IPC和PC完全兼容，使基于IPC的CNC系统能充分利用PC高度开放性的资源，所谓CNC系统的开放性是建立在PC开放性基础上的；c.PLC的内部变量、输入和输出变量全部对串行口和用户开放，变量之间的逻辑关系可根据不同的需要在线独立编程。具有开放性结构的CNC系统软件为了保证控制系统的开放性，将整个控制程序分为两层：内核层基于实时控制基本硬件单元的软件模块，对内控制硬件，对外输出和接受数据，模块之间互相独立；外壳层是联系内核层各个模块的纽带，硬件单元的工作任务由其分配和调度。内外层之间的信息数据通过如下系统公共数组变量传递：T内轨迹的进给增量L；砂轮中心位置绝对坐标计数器N；工作台丝杆螺母反向间隙常数J；PLC输入继电器开关量X；PLC输出继电器开关量Y；PLC辅助输出继电器开关量M；键盘操作面板开关量K；曲线轨迹文件的文件名数组F。以上L，N，J为32位长整型数组；F为字符串数组；X，Y，M和K为布尔型数组。　　外壳层外壳层即主程序只涉及实时性要求不高的任务，主要由以下两大模块组成：CRT显示模块。其主要功能是在CRT上以图形和文字的形式动态显示各个公共数组单元当前的状态，即仿真LED计数器和工件动画对应N，仿真的各种颜色指示灯对应X和Y，仿真的操作面板按钮对应K等。分析命令调度任务模块。其主要功能是扫描数组K的各个单元代表的键盘操作命令，根据K（i）的值去分配或撤销任务，分配任务时使有关数组为给定的非零值，撤销任务时使有关数组为零值。内核层内核层全部由独立于主程序的硬件触发中断服务子程序组成，主要有以下三个模块：插补器输出模块。位置控制器每隔T申请中断一次。PLC通信模块。相对于CPU，X和Y是只读存储器，M是只写存储器；相对于PLC，X和M是只读存储器，Y是只写存储器；因此，通信中断程序的具体任务就是PLC内的输入、输出开关量拷贝到CPU中的X和Y数组，将CPU内的M数组值拷贝到PLC中的辅助继电器，即定时动态刷新X，Y和M数组。键盘命令模块。该模块的任务是将键盘的开关状态动态地映射到K数组中，形成可执行命令。和前两个模块的不同之处在于该中断不是定时的，而是由键盘按键状态变化触发的。重新定义PC键盘以传感器方式工作，一旦发生中断，服务程序根据预先的定义，将对应的开关状态转换为对应的K（i）值。K（i）的取值根据定义分为跟随器和触发器两类。　　CNC系统实时性的保证，系统的工作循环周期系统的硬件一旦确定，控制过程的实时性是靠执行硬件中断保证的。整个系统的工作循环周期为T。为保证实时性，在理想情况下，要求CNC系统在T内完成如下工作：执行一次插补并输出pi和ni的子程序，设所需时间为T1；执行一次PLC通信程序，刷新X，Y和M，设所需时间为T2；执行一次键盘通信程序，刷新K，设所需时间为T3；主程序分析命令、调度任务一次，刷新一次CRT显示屏，设所需时间为T4。显然，系统对实时性的要求应满足T1+T2+T3+T4