基于Windows CE的激光切割机开放式数控系统的研究

2.开放式激光切割机数控系统的总体设计和实现

　　2.1数控激光切割机的组成

图2 激光加工系统示意图

　　数控激光切割机由激光切割机主机、CO2激光器、水冷机、外光路系统、数控系统及自动编程软件等组成(见图2) 。其中激光器及外光路系统是数控激光切割机的关键配套部件，其性能指标将直接影响激光切割板材的切割质量，而激光切割机主机则是实现激光进行优质切割的载体。所以，对数控激光切割机主机的开发设计显得尤为重要。

　　2.2基于工业PC机的开放式数控系统的分析与构造

　　随着近年来计算机技术的发展，工业PC机和模块化的集成电路逐渐进入数控领域， PC机以其特有的开放性成为开放式数控系统的基础，它丰富了数控系统的硬、软件资源，有利于实现总线式、模块化、开放化的数控系统，该系统利用流行的操作系统平台作支撑，采用标准的应用开发环境，具有较好的互操作性、移植性、互换性和伸缩性，展现了良好的开放性能，同时又具有方便、灵活的特点。同时充分利用Windows CE强大的图形界面功能、多线程机制和多媒体定时器来解决数控软件的实时多任务处理能力，其良好的软硬件兼容能力能够实现建立在标准总线基础上的模块化开放式数控系统。开放式数控系统可采用分层的体系结构，如图3所示。各层之间实现隔离，层与层之间通过标准的接口进行通讯，实现了开放式控制系统应有的分层体系结构，使数控软件易于组装、扩充和维护。第一层为管理层。它是系统的界面部分，可完成系统的管理、显示、诊断和监控。通过响应状态选择控件产生的不同消息来进行不同界面之间的切换，其调用操作由操作系统管理完成。

图3 开放式数控系统结构

　　第二层为功能单元层。它是系统的控制部分，包括代码生成、编译解释、插补运算和运动控制， I/O 处理和数据采集等，是相对独立的功能单元。它们之间通过在软件中建立的多个数据缓冲器来进行大量的数据交换。译码可将数控指令解释成为系统内部的数据格式，插补运算完成数据插补产生加工数据、速度处理和辅助功能设备控制。运动控制程序完成位置伺服的控制。I/O信号处理模块接收各种按键的输入，转化为程序变量或系统消息以供操作。数据采集模块负责采集各运动轴的信息和A /D信号，用于实现数据实时显示、实时控制等功能。

　　第三层为支撑层，包括运动控制卡、运动控制器的设备驱动程序、I/O卡和工业PC机。

　　2.3 开放式数控系统的硬件结构

　　图4示出了采用PMAC运动控制器构造的激光切割机开放式数控系统结构。

图4激光切割机控制系统图