三菱形磨床开放式数控软件开发研究

　　开放式数控系统是当前数控技术发展的主要趋势。目前，对开放式数控系统还没有统一的定义，一种比较流行的观点强调系统具有的可移植性、可扩展性、可协同性和模块性。

　　开放式数控系统的结构是面向数控软件 配置的，可以由用户自行定义接口和数控软件 平台，不断将功能集成到控制系统中。目前，普遍采用PC机+运动控制器型。运动控制器通常选用高速DSP作为CPU，具有很强的运动控制能力和PLC控制能力。市场上主流的运动控制器有PMAC运动控制器、Galil运动控制器和Trio运动控制器。

　　三菱形磨床主要应用于三菱形的孔、轴类工件的加工。三菱形孔、轴联接方式与常用的键与键槽联接方式相比，具有联接强度高、在载荷作用下自动定心并保持轴与转动零件的动平衡、传递扭矩大、没有应力集中、长期工作磨损少，传动时的振动和噪声低等优点，

　　非常适用于转动速度高、传递扭矩大并且要求低噪声的传动部件的联接。因此，对三菱形磨床的研究和开发在实际应用中具有重要意义。

　　本文选用Trio MC206运动控制器作为磨床控制核心，在Windows操作系统平台上采用Visual C++6．0开发上层管理数控软件 ，采用Motion Perfect2开发底层控制数控软件。

1 系统硬件方案

　　本系统硬件总体结构如图1所示。采用基于高性能32位DSP技术的Trio MC206运动控制器作为磨床运动控制核心，通过以太网接口与工控机(IPC)进行数据交互，构成主从式双CPU型的开放式数控系统硬件平台。运动控制器主要完成三轴电动机驱动和位置反馈信息的处理，形成闭环控制。通过CAN总线扩展Trio I／O模块，实现内嵌式PLC功能。主要包括对机床面板、伺服驱动系统、液压系统、冷却系统、润滑系统、报警系统等的数据采集和监控。

图1系统硬件总体结构 

2 数控软件总体结构设计

　　数控系统软件结构模式主要有两种：前后台型结构模式和中断型结构模式。本系统软件采用前后台型结构模式，按实时性相对强弱将系统任务化分为两部分：上层管理程序和底层控制程序(图2)。 

图2系统软件息体结构 

　　上层管理软件设计方案：上层管理主要负责NC程序管理、G代码编译、显示、通讯、诊断等弱实时性的任务。根据三菱形磨床系统特点，划分上层管理软件模块：状态显示、轮廓补偿、参数设置、MDI运行、程序管理、通讯仿真、系统诊断。采用Visual C++6．0开发环境，利用多线程技术和动态连接库(DLL)技术实现管理层软件开发。DLL是一种过程库，可执行程序在运行时可以链接并使用它提供的函数或过程。系统主线程工程由MFC AppWizard(exe)建立，各功能模块采用MFC AppWizard(d11)建立，通过主线程对各模块的任务调度，实现数控系统管理功能。采用DLL技术使各软件模块功能封装性和独立性较好，提高了数控系统软件开发和维护的效率。Trio提供的ActiveX控件—TrioPC控件包含了丰富的运动控制指令和逻辑控制指令。上层管理程序通过调用控件提供的函数和变量来实现对控制器的操作，完成上下层软件数据通讯。

　　底层控制软件设计方案：底层控制由Trio MC206控制器负责，主要完成伺服控制、插补运算、速度控制、刀具补偿、机床逻辑控制等强实时性任务。采用Trio公司提供的Motion Perfect2开发环境，利用Trio Basic语言编程实现磨床所有运动控制程序和逻辑控制程序。