CNC系統的控制軟件及其工作過(guò)程
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(1) 進(jìn)行伺服控制。如上所述。
(2) 當進(jìn)給脈沖改變方向時(shí)，要進(jìn)行反向間隙補償處理。若某一軸由正向變成負向運動(dòng)，則在反向前輸出Q個(gè)正向脈沖；反之，若由負向變成正向運動(dòng)，則在反向前輸出Q個(gè)負向脈沖(Q為反向間隙值，可由程序預置)。
(3) 進(jìn)行絲杠螺距補償。當系統具有絕對零點(diǎn)時(shí)，軟件可顯示刀具在任意位置上的絕對坐標值。若預先對機床各點(diǎn)精度進(jìn)行測量，作出其誤差曲線(xiàn)，隨后將各點(diǎn)修正量制成表格存入數控系統的存儲器中。這樣，數控系統在運行過(guò)程中就可對各點(diǎn)坐標位置自動(dòng)進(jìn)行補償，從而提高了機床的精度。
(4) M,S,T等輔助功能的輸出。在某些程序段中須要啟動(dòng)機床主軸、改變主軸速度、換刀等，因此要輸出M，S，T代碼，這些代碼大多數是開(kāi)、關(guān)控制，由機床強電執行。但哪些輔助功能是在插補輸出之后才執行，哪些輔助功能必須在插補輸出前執行，需要在軟件設計前預先確認。
6、管理與診斷軟件
一般CNC(MNC)系統中的管理軟件只涉及兩項，即CPU管理和外部設備管理。由于數控機床的加工是以單個(gè)零件為對象的，一個(gè)零件程序可以分成若干程序段。每個(gè)程序段的執行又分成數據分析、運算、走刀控制、其他動(dòng)作的控制等步驟。通常情況下，這些加工步驟之間多是順序關(guān)系，因此實(shí)際的過(guò)程就是這些預定步驟的反復執行。在實(shí)際系統中，通常多是采用一個(gè)主程序將整個(gè)加工過(guò)程串起來(lái)，主控程序對輸入的數據分析判斷后，轉入相應的子程序處理，處理完畢后再返回對數據的分析、判斷、運算……。在主控程序空閑時(shí)(如延時(shí))，可以安排CPU執行預防性診斷程序，或對尚未執行程序段的輸入數據進(jìn)行預處理等。
在CNC系統中，中斷處理部分是重點(diǎn)，工作量也比較大。因為大部分實(shí)時(shí)性較強的控制步驟如插補運算、速度控制、故障處理等都要由中斷處理來(lái)完成。有的機床將行程超程和報警、閱讀機請求、插補等分為多級中斷，根據其優(yōu)先級決定響應的次序。有的機床則只設一級中斷，只是在中斷請求同時(shí)存在時(shí)，才用硬件排隊或軟件詢(xún)問(wèn)的方法來(lái)定一個(gè)順序。
對于單CPU數控系統而言，常見(jiàn)的軟件結構有兩種，即前后臺型和中斷型。
在前后臺型結構的CNC系統中，整個(gè)控制軟件分為前臺程序和后臺程序。前臺程序是一個(gè)實(shí)時(shí)中斷服務(wù)程序，它幾乎承擔了全部的實(shí)時(shí)功能，如插補、位置控制、機床相關(guān)邏輯和監控等。后臺程序是指實(shí)現輸入、譯碼、數據處理及管理功能的程序，亦稱(chēng)背景程序，如圖3-25所示。背景程序是一個(gè)循環(huán)運行程序，
在其運行過(guò)程中，前臺實(shí)時(shí)中斷程序不斷插入，與背景程序相配合，共同完成零件的加工任務(wù)。
圖3-25 前后臺結構
中斷型結構的特點(diǎn)是，除了初始化程序之外，系統軟件中所有的各種任務(wù)模塊分別安排在不同級別的中斷服務(wù)程序中。整個(gè)軟件就是一個(gè)大的中斷系統。其管理的功能主要通過(guò)各級中斷程序之間的相互通信來(lái)解決。
能夠方便地設置各種診斷程序也是CNC和MNC系統的特點(diǎn)之一。有了較完善
的診斷程序可以防止故障的發(fā)生或擴大。在故障出現后可以迅速查明故障的類(lèi)型和部位，減少故障停機時(shí)間。各種CNC(MNC)系統設置診斷程序的情況差別也很大。診斷程序可以包括在系統運行過(guò)程中進(jìn)行檢查和診斷；也可以作為服務(wù)性程序，在系統運行前或故障停機后進(jìn)行診斷，查找故障的部位。國外一些公司的CNC系統還可以進(jìn)行通信(海外)診斷，由通信診斷中心指示系統或操作者進(jìn)行某些試運行，以查找故障隱患或故障部位。
(1) 運行中的診斷。在普通NC系統中已包含有在運行中進(jìn)行診斷的萌芽，如紙帶輸入時(shí)的橫向與縱向(水平與垂直)奇偶校驗，同步孔丟失校驗，非法指令碼檢查等。此外還有超程報警等措施。在CNC和MNC系統中做這些工作更加方便。而且還可以用打字機指示各種項目診斷的結果和用統一編號表示的故障部位。一般來(lái)說(shuō)，運行中進(jìn)行診斷的程序比較零散，常包含在主控程序及中斷處理程序分支中。常見(jiàn)的手段有：
① 用代碼和檢查內存：此法只能對程序中那些不變區域進(jìn)行檢查，而且必須是在恢復系統程序的初態(tài)后進(jìn)行的。
② 格式檢查：此法一般用在紙帶輸入時(shí)，對零件加工源程序進(jìn)行檢查，包括奇偶校驗、非法指令代碼(本系統中不使用的指令代碼)、數據超限等。
③ 雙向傳送數據校驗：此法常用在間接型CNC系統或群控系統中。手動(dòng)數據輸入也可用此法校驗。
④ 清單校驗：即利用所配備的打印設備打印程序清單及某些中間數據，綜合性地診斷主機、接口及軟件的故障。
(2) 停機診斷。停機診斷是指在系統開(kāi)始運行前，或發(fā)生故障(包括故障先兆)系統停止運行后，利用計算機進(jìn)行診斷。它一般是用軟件控制進(jìn)行階段性的運行，如傳送數據或模擬進(jìn)行單項的控制動(dòng)作。逐項檢查硬件線(xiàn)路的功能，有選擇地查找故障部位。這種診斷程序可以與運行用的系統程序分開(kāi)，在須要進(jìn)行診斷時(shí)再輸入計算機。必要時(shí)，還可沖掉部分系統程序而裝入內存。
(3) 通信診斷。通信診斷是由用戶(hù)經(jīng)電話(huà)線(xiàn)路與通信診斷中心聯(lián)系，由該中心的計算機給用戶(hù)的計算機發(fā)送診斷程序，程序指示CNC系統進(jìn)行某種運行，同時(shí)收集數據，分析系統的狀態(tài)。將系統狀態(tài)與存儲的應有工作狀態(tài)以至某些極限參數作比較，以確定系統的工作狀態(tài)是否正常，故障的部位及故障的趨勢?？梢?jiàn)，通信診斷既可用作診斷異常狀態(tài)的工具，又可用作預防性檢修的手段。因為用戶(hù)與通信診斷中心之間可使用跨洋電話(huà)系統，故又被稱(chēng)為海外診斷。
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