基于EPP协议的数控软件可靠性研究与实现

　　 数控软件突出特点之一就是具备实时性。为了设计基于Windows平台的数控软件，开发出与硬件密切相关的虚拟驱动程序VxD则必不可少。快速成型控制软件不仅要满足系统功能性的要求，还必须解决系统硬件可靠性的不足，即驱动程序必须具备较强的容错能力。

　　 2.1 开关量输入DI与开关量输出DO

　　 计算机通过EPP，端口对WC-3OO。控制板读写的差错率较高，但连续出错的概率极低。为准确了解状态的真实值，必须执行多次读状态操作。在读状态周期中，设定读某个位的最大次数为N，如果连续次所读的结果相同，则可以确定被测位的状态，一旦确定了检测结果即退出本测试。即使如此，仍然有可能出现两种情况，即在本操作周期内无法确定对象的测试结果或者所得的结果与真实情况不符。对于前者，可在后续的操作周期内继续进行; 对于后者，即使系统判断出错并作出错误的对策，也只是短暂的。另外，即使系统得到了正确的检测结果，开关量的输出也可能出错。由于系统软件采用了动态读写操作，在后续的操作周期内，错误的检测结果将得到更正，短暂的错误对机电系统几乎不构成实质性影响O

　　 2.2 模拟量输入A/D 与模拟量输出D/A

　　 快速成型系统使用了串行A/D 与串行D/A芯片。相对并行芯片而言，尽管串行芯片转换速度不高，但设计却相对简单。计算机在对WC-3OO。控制板进行A/D与D/A操作时，无论是向D/A写入选择通道与信号大小，还是读取A/D 的转换结果，每一个二进制位都是平等的，出错的概率相等。控制软件采用了针对性的措施来处理A/D转换结果的读取值: 对A/D 结果的高位b11至b4采用与DI 输入类似的处理方法吗，即如果某一位连续3次一致即可确定该位的值; 由于信号噪声的影响和信号自身的变化，如果高八位无法得到稳定的结果，将采用与低四位一样的处理方法，即将多次转换的结果按算术平均滤波，对近几个测量周期的结果再按滑动滤波计算测量值，以期得到更加准确的结果。

　　 快速成型系统的激光输出功率随系统当前的扫描速度调节，速度越高则要求输出功率越大，基本维持功率线密度一致。同样，激光输出能量也存在较大惯性，并不随控制电压的改变作出瞬间变化。D/A 输出的控制电压的调整周期设计与运动插补周期大小一样，因此，即使写D/A 时出现错误 在理论上该错误的维持时间较短; 另外，控制软件每32ms，还对激光控制电压作一次补偿性的刷新，将更加提高激光扫描功率的稳定性。

　　 2.3 脉冲量输入PI与脉冲量输出PO

　　计算机通过软件向WC-3OO。控制板发出脉冲给X，Y轴的位置控制器，从而实现对路径跟踪。在实际加工过程中，通常是伺服控制器所接收的脉冲数少于计算机发出的数目，即表现为脉冲丢失。为了准确获得X，Y轴的理论位置WC-3OO。控制板上设计有专门的脉冲计数器，用于记录脉冲的实际输出个数。该计数器功能由892O51单片机承担，它对脉冲循环计数，并以8位数据并行输出，计算机可以随时读取; 同样，不能肯定计算机的读入值就是单片机的输出值。因此，从计算机发出脉冲到计算机读回脉冲反馈值，这两个过程都存在不确定性。通过多次读取计数器的值，设置合理的偏差允许范围并依实际偏差大小加以补偿，能够将误差控制得最小。轴电机采用变频器驱动，变频器的速度设置为固定多档，以简化累积位移量的计算。在工作平台的丝杠一端安装有增量式脉冲编码器，同样采用一片892O51 计数。通过多次读取该计数值，很容易确定平台的实际高度。

3 结语

　　 在经济型快速成型系统设计过程中，由于系统软件采用了可靠性高的程序结构和针对性的容错技术，因而在很大程度上弥补了系统硬件可靠性上的不足，使得经济型经济在控制系统性能上仍然具有较高的保证，系统的构成相对简化，设备的制造成本大为降低。因此，从快速成型系统设计中可以看出，如果能够在数控软件开发过程充分发挥软件的结构与算法优势，尽可能地实现，以软补硬，即使以国产控制组件代替进口，也完全可能使国产化的数控系统具备优于进口系统的性能价格比。