瓦楞辊磨床经济型数控系统操作功能

　　2 基本输进输出主处理器W78E516的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3引脚分别控制LMG—SSC240×64点阵LCD显示板的片选、读写和使能信号，通过8255A的PA口实现显示数据输出，键盘数据以开关量方式输进到8255A的口；由8255B的PB口检测行程开关、交流伺服状态和电动机过载等信息，其中行程开关应选择常闭触点，所有电动机的热继电器的常闭触点经过串联后输进至测控板；由8255A的PC7、PC6、PC4引脚分别控制灯光报警、声音报警和间歇润滑，8255B的Pc口的高4位～PC7分别控制X轴和轴电磁刹车、轴气刹车和金刚轮电动机的通断。

　　3 运动控制运动控制的目的在于对运动控制轴的位置／速度／加速度的精确控制。当系统采用“脉冲+方向”输出时，既要保证脉冲与方向同步，还要保证脉冲总数正确、频率正确、频率变化平缓。此外，为进步系统可靠性，位置控制信号（脉冲、方向）均采用差分驱动形式输出。

　　由于经济型数控系统采用单片机作为主处理器，其数据处理能力有限，难以实现较高质量的控制脉冲。

　　因此，本系统使用独立于主处理器的脉冲均分器输出脉冲，不但可以进步整个系统的处理速度、简化程序设计，还能够有效地进步脉冲频率的控制精度。脉冲均分器采用AT89C2051单片机，实现脉冲均匀输出。该控制软件已经完全芯片化。主处理器W78E516B通过端口扩展8255B控制系统运行，8255B的PA口控制脉冲输出，Pc口的低4位PC0～3控制各轴运动方向。8255B的PA口连接2片脉冲均分器，当接收到来自主处理器的中断信号时，脉冲均分器读取8255B的口的脉冲数并将其均匀输出。从脉冲均分器输出的脉冲信号与来自8255B的Pc口的方向信号经差分变换后分别输出至轴、轴、z轴的伺服驱动器。其中，轴和轴的脉冲输出共用一个AT89C2051，当.7置“0”时输出轴脉冲，置“1”时输出轴脉冲；轴和轴共用一个AT89C2051，U轴备用。

　　数控系统软件设计瓦楞辊磨床经济型数控系统软件采用模块化程序设计，主要任务模块包括按键扫描、键值分析、伺服电动机控制、行程开关检测、交流伺服状态检测、电动机过载检测、灯光报警、声音报警、间歇润滑及LCD显示。系统软件的主程序以循环方式扫描上述任务模块，当对应的条件满足时，该任务被响应并予以处理。

　　主程序中的键盘扫描周期约为100ms，过小的扫描间隔难以过滤掉按键抖动，而过大的扫描间隔则可能遗漏按键动作。本系统采用定时器11D实现插补周期的中断定时，中断服务程序主要完成运动控制参数的计算以及脉冲数的输出。在系统上电后，为防止因上电时电压波动造成系统初始化错误，程序延时100ms左右。延时完成后，进行变量初始化、芯片与硬件端口初始化及输出状态初始化。在程序运行过程中，大概每必须刷新LCD显示一次，以防止LCD显示错误信息。

　　系统软件以多级菜单的形式显示各操纵功能。其主菜单显示内容为：参数设置、机床回零、工件装夹、建立工位、砂轮修整、自动运行、技术支持、软件复位。为配合上述操纵功能，系统按键采用多重定义方式，与通用数控系统中的软键设计思想基本一致。与之不同的是本系统没有专门的数字输进键，而是以软键输进代替。另外，系统取消了一般数控系统中的手轮和点动按钮，其对应功能由软键结合多速（粗调／中调／细调／微调）点动按键实现。这种“以软代硬”的实现方式能够在很大程度上简化系统硬件结构，而对系统操纵效率影响极小。

　　1 数据治理设计数控系统需要保存的参数比较多，如工艺参数磨削量、粗磨速度、精磨速度）、工件参数（中高、楞长、楞数）、逻辑行程保护参数（轴、z轴）、机床间隙补偿量（轴、z轴、轴）以及砂轮修整参数（粗修整量、精修整量、修整次数）。此外，根据工件参数计算得到的中高分布曲线表、分度角度表也同样要求实现掉电保护。由于系统采用的是增量式位置控制系统，工位信息则不必实现掉电保护。系统进进参数设置页面时，显示保存在NVRAM里的数据。为防止出现乱码或其它错误，需要对显示的数据格式和数据进行有效性检查。假如数据错误，则强制赋隐含值，参数在修改后将存进NVRAM的对应扇区中。

　　2 基本算法设计中高算法：本系统以抛物线作为中高曲线，为降低运动控制两轴联动的复杂性，采用分段直线逼近抛物线的方法。首先将瓦楞辊楞长换算成对应的总脉冲数，然后等分成40段，再计算出各段中高值对应的脉冲数及各段的斜率并存进NVRAM中。在磨削中高时，根据当前段z轴运行的脉冲数与斜率计算出本中断周期轴应输出的脉冲数。

　　分度算法：由于单片机难以满足复杂的实时计算要求，与中高处理类似，分度计算也同样在磨削加工前处理完成。具体计算方法：先计算轴一周.对应的总脉冲数，然后以总脉冲数与设定的楞数相除取整得到每条楞的基天职度脉冲数，再适当处理余数，将余数脉冲按一定规律均匀插进到对应楞中往，则足以保证均匀分度。理论上，分度误差不超过一个脉冲，完全能满足瓦楞辊分度的技术要求，而且即使轴连续旋转多周也不会出现累积误差。

　　3 运动控制设计脉冲插补算法是运动控制的核心。系统软件采用了脉冲增量插补算法中的数字积分直线插补，每次插补产生一个位移增量，并以脉冲形式输出。本控制系同一边进行插补运算，一边进行加工，是一种典型的实时控制方式，所以插补运算的效率直接影响到磨床的进给速度。插补周期越小，则轮廓精度也就越高。在两轴联动时，运动控制计算量非常大，因此，要求软件设计时尽量避免双精度、长整型变量数据处理，以简化计算过程，降低处理器时间消耗。本系统采用的定时。