开放式热切割机数控软件系统的研究

　　工业PC机软、硬件资源的丰富使得数控系统的开发更加方便快捷，系统的开发也不再受内存大小等硬件资源的限制。但就目前而言，这些优势均是以牺牲控制系统的实时性为代价的，因为在多数情况下，以工业PC机目前的速度是不能兼顾或很好地完成系统维护及实时控制这两项任务的。针对以上矛盾，许多开发商采取了一种折衷的方案，即采用基于双CPU的数控系统。在该种类型的数控系统中，上位机即工业PC机完成系统维护、加工代码读取、译码，刀补、刀具位置显示等任务；下位机是一种连接于系统扩展槽内、能够与上位机进行实时通讯、独立控制的微机，用于实现对系统实时加工的控制。这样，数控系统兼顾了系统维护及实时控制两个方面，满足了数控系统的要求，也实现了数控系统的开放化。

　　本文将简单介绍一下基于这种思想而开发的热切俐机数控软件系统，即上位机软件系统的构成及开发。

1 控制系统的组成

　　数控热切割机床是数控机床的一种，它具有一般数控机床的特点，能根据数控加工程序，自动完成从点火一预热一通切割气体一切割一熄火一返回原点的整套切割过程。但热切割机床又有别于一般数控金属切削机床，它是利用气体的高温火焰把钢板割缝加热到熔融状态，用高压氧吹透钢板实现切割，而不象金属切削机床那样，用金属切削工具与工件刚性接触来进行切削加工。

　　本文所研究的数控热切割机系统采用上、下位机控制的形式。控制系统的组成见图1。

　　系统中，上位机实现系统的各种维护任务并负责将加工数据传送到指定的端口或内存范围；下位机根据上位机的加工数据控制电机实现实时的加工控制。在本系统中，下位机采用深圳市摩信科技有限公司开发的MCT8000S4系列控制器，上位机获取加工数据后将其轮流放入特定的两个结构相同的内存空间，下位机实时地读取该空间中的加工数据，这些数据直接应用于电机运动的控制。该系列的控制卡已经将插补功能内置，只需要上层提供相应的刀补后的加工数据和控制数据即可。

　　上位机的控制系统是基于PC机和Windom平台的。其具有全中文的人性化操作界面，可以进行任意形状的图形加工，还可以根据用户需要，配置自动调高、自动预热、自动点火、自动穿孔、自动喷粉划线CAD自动编辑套料等功能，开发平台采用VC++。

2 任务的划分

　　数控火焰切割机的任务分为实时任务及非实时任务陌种。实时任务又分为实时随机任务和实时周期任务；非实时任务分为非实时随机任务和非实时周期任务。实时任务是和加工的实时控制密切相关的任务，尤其是实时周期任务；非实时任务是系统管、维护及辅助的任务。

　　上位机的非实时随机任务有：参数输入任务、命令输入任务、程序解释及刀具半径补偿任务、程序预处理任务，文件服务任务、系统设置任务。系统帮助任务，故障诊断任务及输人事件处理任务。这些任务的产生及处理是非实州的，也是随机的。这些任务由Windovcs系统提供的消息映射机制来完成。

　　上位机的实时周期任务有：控制参数显示任务，加工动态显示任务、加工参数显示任务、加工程序显示任务及加工数据送人任务。这些任务主要是由系统定义一系列的不同优先级的线程实现，对访问有次序的线程采取制约机制，限制运行次序及访问权限。

热切割机数控系统上位机软件结构见图2。

图2 热切割机数控系统上位机软件结构