MPC08運動(dòng)控制卡在開(kāi)放式鉆床數控系統中的應用

0 引言

在計算機技術(shù)飛速發(fā)展的今天，數控系統由傳統的專(zhuān)用型封閉式系統向靈活的開(kāi)放式數控系統轉變已成為一種必然趨勢。與傳統的封閉式數控系統相比，開(kāi)放式數控系統有以下優(yōu)勢：

可伸縮性，CNC系統的功能、規模（硬件或軟件模塊）可根據具體應用靈活增減；

可移植性，系統的功能軟件與運行平臺無(wú)關(guān)，能運行于不同供應商提供的硬件平臺上；

可擴展性，開(kāi)發(fā)者能有效地將自己的軟件集成到NC系統中，形成自己的專(zhuān)用系統；

可互操作性，通過(guò)標準化接口，通信和交互機制，使不同功能模塊獲得相互操作能力，協(xié)調工作。

目前開(kāi)放式數控系統主要形式是基于PC的NC，即在PC的總線(xiàn)上插上具有NC功能的運動(dòng)控制器完成實(shí)時(shí)性要求較高的NC內核功能。本次課題基于步進(jìn)機電有限公司的MPC08運動(dòng)控制器就是一款能滿(mǎn)足數控系統功能要求，性?xún)r(jià)比高的通用運動(dòng)控制器，課題根據鉆床的工藝在此基礎上進(jìn)行數控系統軟件的研究。

1 系統總體結構

本系統數控鉆床共有8個(gè)軸,分別為X,Y軸和Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6軸,其中X,Y軸控制平面兩個(gè)方向的定位, Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6則控制下鉆的進(jìn)給量，XYZ可聯(lián)動(dòng)控制。加工時(shí), 根據要加工工件上的孔坐標、孔直徑、孔深等參數, 編好工件的加工文件, 系統按加工文件控制機床完成鉆削加工。

為了對機床8個(gè)軸的進(jìn)行控制，我們采用了MPC08運動(dòng)控制器作為系統控制的內核，插在PC機的PCI插槽中。工業(yè)PC機作為主控計算機來(lái)完成與MPC08控制器的通訊以及上層系統操作、調度管理、故障診斷、參數輸入等非實(shí)時(shí)性任務(wù)。

MPC08是一款開(kāi)放式通用運動(dòng)控制器，所有指令均為立即指令，適合于PCB鉆床的高速度,定位準的點(diǎn)位運動(dòng),并具有足夠的專(zhuān)用和通用的IO通道供機床控制使用，軟件方面提供了豐富的運動(dòng)控制函數，以供用戶(hù)在Windows平臺自主開(kāi)發(fā)，構建所需要的數控系統。我們將MPC08插入PC的PCI插槽里，借助它完成整個(gè)系統的控制。

IO及反饋系統使用MPC08的專(zhuān)用和通用的輸入和輸出通道進(jìn)行各種機床電器IO信號的連接與控制；驅動(dòng)和伺服步進(jìn)電機單元則是接收MPC08發(fā)出的脈沖及方向信號完成需要的運動(dòng)。

變頻器和主軸轉動(dòng)控制部分是利用PC機的串口進(jìn)行和變頻器的通訊，由此完成主軸轉速的控制，此控制則是獨立于MPC08之外。

2 軟件結構設計

為了滿(mǎn)足伸縮性，移植性，擴展性和互操作性的要求，軟件采用了模塊化設計的思想，利用VisualC++6.0開(kāi)發(fā)工具在Windows2000操作系統上開(kāi)發(fā)而成。軟件總體分為兩大部分，人機界面交互部分和系統控制部分。

1）人機界面 人機界面模塊主要完成整個(gè)數控系統的狀態(tài)顯示和需求參數的輸入，除此以外應該使界面友好，使用便捷。本程序設計借助了MFC庫中CWnd類(lèi)和CButton按鈕類(lèi)的強大功能，利用這兩個(gè)類(lèi)的成員函數以及類(lèi)派生的子類(lèi)構造了友好便捷的界面。界面包括有加工過(guò)程中重要參數的顯示，主要功能按鈕和加工圖形的顯示。其中參數顯示有各軸的坐標，工作行程，下止點(diǎn)，刀具代號，直徑，偏移以及加工的孔數記錄，所在刀庫的記錄等；功能按鈕有啟動(dòng)，回原點(diǎn)，回停車(chē)位，導入文件，刀具參數，刀具管理，加工參數等，其中刀具參數，刀具管理和加工參數按鈕還可以打開(kāi)其他界面完成系統功能；圖形顯示則位于界面的中間部分用于顯示加工PCB孔的圖形，加工過(guò)程中還可以動(dòng)態(tài)顯示加工到某個(gè)孔。

2）加工文件 加工文件功能模塊完成對外部輸入進(jìn)來(lái)的加工文件（PCB行業(yè)通用的Excellon格式文件）進(jìn)行譯碼，將加工文件的信息轉化為控制系統需要的數據形式。軟件具體實(shí)現辦法是將文件的每一行進(jìn)行解讀，根據解讀出來(lái)的信息將每個(gè)要加工的刀具節點(diǎn)數據放在一個(gè)WORK_NODE結構里面，對應在該刀具下的孔加工數據放在WORK_NODE里面的RECORD_NODE結構體內，最后統一將每一個(gè)刀具節點(diǎn)存放到以WORK_NODE為類(lèi)型的加工鏈表gWorkList里。其中WORK_NODE和RECORD_NODE的數據結構如下：

typedef struct _WORK_NODE

｛

int Type; //刀具類(lèi)型，

int ToolNo; //刀具號 T0,T1......

double Diameter; //mm直徑

double VelocityForZUp; //提升速度

double VelocityForZDown; //下鉆速度mm/min

double Offset; //下鉆允許偏移量mm

int Rev; //主軸轉速rpm/minute

int MaxLife, HitCount; //壽命

int ToolCurNo; //當前刀具所在刀庫號jia

CRecordList ＊pList; //孔坐標鏈表

｝WORK_NODE,＊PWORK_NODE;

typedef struct _RECORD_NODE

｛

double x; //x坐標

double y; //y坐標

｝RECORD_NODE,＊PRECORD_NODE;