基于 PMAC 的超精密磨床开放式数控系统的研究

3 开放式数控系统软件设计

　　3.1 软件设计概述

　　上位机软件是基于 Windows 操作系统，使用VC + + 6. 0开发的。Delta Tau 公司为 PMAC 上位软件开发提供了软件开发包 PcommSever。PcommSever 是一个包含 50 多种函数功能的软件包。上位机与PMAC 的通讯和数据交换都可以通过 PcommSever 中的函数来实现。

　　该系统软件分为 4 个操作窗体，一个父窗体，3个子窗体，每个窗体及其功能都封装成一个类。软件结构如图 3 所示。父窗体是操作的主界面，如图 4 所示。主界面的设计采用了模块化设计思想，主要包括状态监测模块、初始化模块、程序模块、运动控制模块、PID 调节模块、辅助及其他模块。

图4 主界面

　　3.2 软件系统的功能分析

　　软件系统的设计充分体现了数控系统的开放性特点，如果该软件不能满足用户需求，用户可以根据自己的需要开发新的功能模块。同时，系统软件作为人机交互界面，可以通过软件上的简单操作与 PMAC 进行数据交换，并将从 PMAC 得到的信息显示在主界面上。此外，该软件的模块化设计使界面美观简洁、操作简单、友好交互，可以减少操作者的劳动强度，提高工作效率。打开系统软件首先显示登陆界面，以提示用户在操作机床过程中应该注意的问题。然后进入系统的主界面，其中主界面的各个模块的功能如下所示:

　　状态监测模块: 此模块包括各轴状态监测模块，工作模态监测模块，进给速度倍率监测模块。各轴状态监测模块实时地监测各轴电机是否上电和闭环、各轴是否处于运动状态以及运动过程中是否触及限位开关，同时实时动态地反映从 PMAC 采集回来的 X 轴和 Z 轴的实际位置以及 B 轴和 C 轴的转动角度。工作模态监测模块反映此时机床处于哪种工作模式下，其中包括 JOG 运动模式、手轮输入模式、自动运行模式、编辑模式、回零模式以及手动快速运动模式等。进给速度倍率监测模块用以显示进给速率值的百分比。

　　初始化模块: 此模块的主要功能是给各个电机上电及闭环，其上电和闭环状态会在状态监测模块中显示出来。

　　程序模块: 此模块由两部分组成，除了主界面上的程序模块外还包括一个程序编辑子界面 ( 如图 5所示) 。主界面上的程序模块用于打开下载前不需要进行编辑的程序，然后进行下载和运行。程序编辑子界面用于打开下载前需要编辑的程序，这时候可以通过该子界面打开程序，并对程序进行编辑和保存，同时可以将程序下载到 PMAC 中或者将程序从 PMAC 读取至上位机中。

图 5 程序编辑子界面

　　运动控制模块: 此模块包括 JOG 运动控制模块、B 轴和 C 轴控制模块，用以设置各轴的运动位置、运动速度和运动方向，并使各轴进行正反方向运动和回零运动。

　　PID 调节模块: 此模块用于打开 PID 调节相关的PmacTurningPro2 软件和 PmacPlot32Pro2 软件。此外，该模块还设置了阶跃信号整定和抛物线信号整定过程中可能出现的曲线形状，并指出供用户参考的相应调节方法，以提高工作效率。

　　辅助功能及其他模块: 此模块包括油泵的开启和关闭、气泵和冷却液的状态监测以及急停和退出软件系统。基于安全性考虑，设置了电机闭环前必须开启第7 期 董秋艳 等: 基于 PMAC 的超精密磨床开放式数控系统的研究油泵和电机处于闭环时不能停止油泵的保护方法。