基于PMAC的数控系统软件开发研究

　　在硬件系统方面，设计了一套基于PMAC运动控制器的五轴数控系统试验平台，其中；个移动分别由步进电机直接驱动，光栅尺和编码器反馈，两个转动分别由步进电机经蜗轮蜗杆副减速传动，编码器反馈。 运动控制器采用PMAC-PC104八轴卡，上位机采用工控机（IPC），采用RS232串口通讯。 数控系统软件是在Windows 2000操作系统下，以Vsual Basic6.0为开发工具，采用面向对象的编程方法，充分利用PMAC的动态链接库中的函数，实现了数控系统的基本功能。 系统软件主界面如图2所示，其功能树如图3所示。 具体实现的功能包括’ 人机接口界面"系统初始化、坐标轴选择、手动控制、坐标位置实时显示、速度控制及G代码的编辑、下载等。

图2 数控系统软件主界面

图3 人机界面功能树 

　　2.1 系统初始化

　　系统的初始化在系统软件运行过程中完成，主要进行PMAC的选择和参数预置等功能。 初始化代码如下。

　　2.2 手动控制

　　手动控制有轴选择、各轴的点动进给、精确定位、回零点和电机速度控制等功能。 轴选择通过一组单选按钮OptionButton控件实现，使用Case语句触发各选择，保证每次只能选择一个轴，同时在手动控制框下也可以选择，利用ListBox实

　　现，二者是同步的，实现相同功能。 精确定位是通过在坐标输入文本框中输入坐标值，控制各轴电机运动的距离为给定坐标值，同时利用反馈来比较，保证定位的精度。 速度控制是通过改变PMAC的I变量来实现的。 所有手动功能都是通过API函数PmacGetResponeA来实现，通过改变string给PMAC发送不同的指令。 其中轴选择的string为“#n”，点动的string为“#j+”或“#j-”，精确定位的string为“#nm172- >L”两条语句来实现。

　　2.3 坐标位置实时显示

　　这里利用了提timer定时器控件，系统的状态以及各种参数变量都存储在PMAC内存中，分别用M变量去指向各状态的地址，可通过操作M变量进行状态的读取和参数的写入以及完成I/O口的控制。

　　2.4 G代码的编辑& 下载和编译

　　G代码就是数控系统的运动程序，实际上也是坐标轴的运动控制程序，也就是加工程序。 PMAC的运动程序语言有它自己的特点，采用类似于BASIC的高级语言编程，以调用子程序的形式支持加工程序的G代码编程。

　　PMAC的运动程序可以通过它的G]FK$，终端窗口编写，程序送到缓冲区后，可以在终端窗口键入“&mBnR”运行程序，其中m为坐标系号，n为程序号；如果是在文本编辑器中编写的程序，必须将其下载到PMAC中，然后才能运行。 由于PMAC内存有限，几百K以上的大程序不能一次下载运行，这就要用到循环运动程序缓冲区。 循环运动程序缓冲区允许在程序执行期间对程序进行下载，并覆盖已经执行的程序行，这就能够连续执行比PMAC的存储空间大的程序，并且实时下载程序行。

　　数控程序中的G代码和M、T、D等功能指令由G代码解释程序、M代码解释程序、T代码解释程序和2代码解释程序分别进行解释。 这4个解释程序分别以运动程序PROG1000、PROG1001、PROG1002和PROG1003的形式存在，在系统调试时由PMAC可执行程序将它们下载到PMAC的固定内存中，在实际加工中被PMAC自动调用。 主界面中的“调试”按钮即用于实现这一功能，并在调试过程中发现错误后通知编程者，其程序代码为：

　　PMAC将G、M、T、D代码作为子程序来调用!在解释程序中，可以针对特定的机床定制代码。 在运动程序中遇到G代码时，将会调用解释程序PROG1000，跳转到解释代码行，如G17将跳转到PROG1000的N17000行。

　　2.5 PLC功能的实现

　　PMAC内置有PLC控制和编程功能，它是以循环逻辑顺序来执行命令，但它的编程方式不是梯形图编程，而是采用类似于BASIC等高级语言的编程方式!不需要专用编程器，执行速度更快。

　　PMAC的内置PLC与NC共用CPU，利用CPU的余力来发挥PLC的功能，所以I/O点数较少。 通过PC程序可以完全地对PMAC变量和I/O进行操作，并且它具有非同步的特性，因此它能有力地协助运动控制程序完成任务。

3 结束语

　　开放式数控系统（ONC）是目前数控发展的趋势，而PC机+可编程运动控制器型开放式数控系统是发展的主流。 笔者开发的基于PMAC的五轴数控系统试验平台，结构简单，数控系统软件运行良好，用户可根据自己的需要进一步开发，真正实现了数控系统的开放性，达到了开放式数控系统的要求。