基于C8051和μC/OS-Ⅱ的數控機床嵌入式執行控制器

(4)加工監控任務(wù)

加工監控任務(wù)根據當前的工作狀態(tài)(手動(dòng)方式或自動(dòng)方式)激活插補計算任務(wù)，并進(jìn)行加工狀態(tài)的監控。手動(dòng)工作方式下，操作員在PC機上手動(dòng)控制刀具向 -x，+x，-y，+y，-z，+z六個(gè)方向運動(dòng)、刀具返回基準點(diǎn)、端面找正和孔中心定位等操作。自動(dòng)工作方式下，操作員向控制器傳送直線(xiàn)、圓弧的運動(dòng)命令，控制器自動(dòng)完成該線(xiàn)形的運動(dòng)。加工監控任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求較高。

(5)插補計算任務(wù)

插補計算任務(wù)是計算輪廓起點(diǎn)和終點(diǎn)的中間點(diǎn)坐標值。本系統采用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行插補，插補任務(wù)每執行1次產(chǎn)生1個(gè)行程增量，每個(gè)行程增量以1個(gè)脈沖的方式輸出給步進(jìn)電機。插補任務(wù)的運行周期可能低于操作系統時(shí)鐘，達到每秒數千次，因此使用定時(shí)器1作為插補運動(dòng)時(shí)間控制器。插補計算任務(wù)在該軟件中的實(shí)時(shí)性要求最高。

(6)間隙電壓檢測和限位開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測任務(wù)

該系統用于電火花線(xiàn)切割數控機床，間隙電壓是電火花加工時(shí)工具(電極絲)與工件之間的放電電壓，該數據是對放電加工過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的重要參數，需要實(shí)時(shí)采集。限位開(kāi)關(guān)是指刀具運動(dòng)到加工臺邊界位置時(shí)，觸發(fā)的一個(gè)狀態(tài)開(kāi)關(guān)。當到達這個(gè)感應開(kāi)關(guān)時(shí)刀具應該停止工作，起到一個(gè)保護作用，也就是限定了運動(dòng)的位移，該信息也需要實(shí)時(shí)采集。這兩個(gè)任務(wù)具有實(shí)時(shí)性高，執行頻繁，執行時(shí)間短的特點(diǎn)，因此把它們設為一個(gè)檢測任務(wù)。與插補任務(wù)相同，由于檢測任務(wù)的運行周期低于操作系統時(shí)鐘，因此使用定時(shí)器3作為檢測任務(wù)的時(shí)間觸發(fā)器。

上面將實(shí)現的功能劃分為6個(gè)任務(wù)，介紹這些任務(wù)的功能，并對其實(shí)時(shí)性要求做了分析。上述任務(wù)劃分如表1所示。

3.3 任務(wù)間通信

在完成任務(wù)劃分后，還需要考慮任務(wù)的通信和同步。發(fā)送任務(wù)與檢測任務(wù)是獨立的，接收任務(wù)、命令解釋任務(wù)和加工監控任務(wù)存在聯(lián)系，如圖3所示，這里需要使用信號量和郵箱解決任務(wù)間的通信同步。

(1)命令信號量SemCmd。當接收任務(wù)接收到一條命令信息時(shí)，發(fā)出該信號量，由命令解釋任務(wù)接收，取出并解釋命令后，清除該信號量，允許接收新命令。

(2)加工啟動(dòng)消息郵箱Mbox。當命令解釋任務(wù)發(fā)現命令信息為插補命令時(shí)，將信息翻譯成約定格式存入郵箱，發(fā)送出去，加工監控任務(wù)接收。

4 實(shí)驗結果

實(shí)驗測試，IPC通過(guò)串口向執行控制器發(fā)送直線(xiàn)插補命令G01X1000Y2000LF，如圖4所示，觀(guān)察返回信息中的x，y軸坐標，各點(diǎn)基本分布于點(diǎn)(O，O)與點(diǎn)(1000，2 000)的直線(xiàn)周?chē)?，誤差小于1個(gè)運動(dòng)當量，這說(shuō)明整個(gè)系統運行正常。

5 結語(yǔ)

C8051F020($12.6125)處理器具有豐富的硬件資源和強大的處理性能，μC/OS-Ⅱ具有實(shí)時(shí)性高，通用性好，移植、擴展方便等特點(diǎn)?；谠撥浻布脚_，可以降低系統的復雜度，提高產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度。經(jīng)驗證，該硬軟件系統能滿(mǎn)足該數控系統的要求，具有可行性。