基于EPP协议的数控软件可靠性研究与实现

　　WC-3000数控板集成了A/D与D/A、开关量输入/输出、脉冲输入/输出等功能，它通过计算机的并行口与计算机实现数据交换。基于EPP (Enhanced Parallel Port) 协议的控制模式可以简化系统的结构，但它同时也降低了控制系统的可靠性。以WC-3000控制板为核心的经济型快速成型系统可靠性不高的原因是，当计算机的处理速度太高时，其执行EPP端口访问指令的信号有效时间缩短，信噪比降低。EPP连接线阻抗较大或阻抗不匹配。使用环境存在较强的电磁干扰，系统抗干扰措施不足。WC-3000控制板上存在时序缺陷等。尽管采取某些措施能在一定程度上改善系统硬件的可靠性，但仍然无法完全达到系统正常运行的目的。因此，提高系统软件的可靠性与容错能力成为解决这一问题的关键。

1 快速成型数控软件结构设计

　　 1.1 数控软件设计思想

　　快速成型系统数控软件采用了面向对象(OOP)的程序设计方法，使得该系统软件具有优良的继承性和完备性，系统软件的开发周期也相应缩短。由于快速成型控制系统的检测与控制对象较多，而且其控制原理与设计指标各异，因此控制系统底层驱动程序较为复杂，对系统可靠性更加重要。与常规的程序结构不同，驱动程序也采用了类似于OOP的设计思想。对于简单的控制程序设计，一般主要采用POP 思想。对于另一类较复杂的控制对象，采用类似面向对象的程序设计理念则更合适。它基本上是通过消息( 事件) 传递的方式建立各个程序块的联系，因此要先建立消息处理机制，然后再确立消息，各事件的处理基本上是集中完成的。一般说来，完成同一功能的程序模块占用处理器的时间也要多，但是由于如今处理器的速度已经足够快，这一部分的时间开销可以忽略。OOP设计对于事件的处理更加完备，如果出现异常现象，在系统没有建立响应的处理策略时将被忽略，否则转至对应的异常状态处理功能。另外，OOP设计采用了动态刷新的方法将错误在时间上分布，从而避免了错误集中造成的系统失效。

　　1.2 时间单元选择

　　为了合理分配计算机CPU的时间，根据硬件对象的特点及其在系统中的重要性，快速成型数控软件选用了多种工作周期。脉冲周期，计算机通过WC-3000控制板向X，Y轴驱动器发出位置增量脉冲信号(最小)脉冲周期约为2 MS 脉宽约1 MS，进给脉冲数基本上在插补周期内均分。插补周期，也称之为DDA 周期，计算机按该时间间隔连续不断地向伺服单元发出运动轴的位移增量指令，同时改写激光器的控制电压，系统设计将插补周期定为1 mS。插补周期的大小直接影响到给定轮廓路径的精度，如果该值过大，则伺服单元得到的轮廓分辨率过低。反之，将占用过多的计算机时间，影响其他任务的执行。读状态周期，计算机对某些较重要的开关量进行测试，如对极限开关等异常状态的检测，设计该间隔为4 mS。测量周期，计算机按较大的时间间隔对变化较慢的信号进行测量与控制，其测控对象包括热压辊的温度、由变频器驱动的热压辊电机的位移、以及送纸与收纸等功能。由于温度变化相对缓慢以及读取A/D 结果较耗时，测量周期设计为32 mS。