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数控机床系统的软件设计
日期：2010年01月07 来源：沈阳第一机床厂 关键字：数控机床
数控系统软件是一系列能完成各种功能的程序的集合。数控机床程序采用模块化设计方法，主要包括监控模块(包括系统初始化、命令处理循环、机床配件零件加工程序的输入、零件加工程序的编辑修改、指令分析与执行、系统自检等)、插补计算模块、步进电动机控制模块、误差补偿模块等。
(1)监控模块。系统初始化后即进人命令处理程序，对于一般以单片机构成的系统通常采用循环处理程序逻辑作为系统的主程序。在循环程序中，程序不断扫描键盘及操作面板，对此操作进行分析后即根据相应的操作命令转入相应的程序模块。
对于经济型数控系统，零件加工程序通常是从键盘输入机床配件。输入的数据经数据处理程序将输入的十进制数与指令转换成BCD码存于规定的缓冲区，即源程序区。
而编辑零件程序可看作一个键盘命令处理程序，和键盘输入可合为一体，既用于从键盘输入新的零件加工源程序，也可在编辑状态下，数控机床对已输入的零件加工程序中的命令、数据进行编辑和修改。
数控系统要对输入的指令进行分析，并根据分析结果执行相应的操作。诊断程序用于检测系统软、硬件功能的正确性，找出系统故障的位置，并指出故障类型。
(2)插补计算模块。数控系统根据工件加工程序中提供的数据，如曲线的种类、起点、终点等进行运算。根据运算结果，分别向各坐标轴发出进给•脉冲这个过程即为插补运算。进给脉冲通过伺服驱动工机床配件作台或刀具做相应的运动，完成程序的加工任务。
机床数控系统是一边进行插补运算，一边进行加工，是一种典型的实时控制方式。所以，插补运算的快慢直接影响机床的进给速度，因此应尽可能缩短运算时间，数控机床这是编制插补运算程序的关键。
(3)步进电动机控制模块。控制步进电动机的驱动程序，不仅可用程序代替可变频率脉冲源和环形分配器等配件，而且还很容易用程序实现步进电动机升降速控制等功能。
(4)误差补偿模块。机床配件经济型数控机床的加工误差是必然存在的，但只要对引起加工误差的各个环节的定量关系清楚，就可以在编程中引入修正值，数控机床调整进给脉冲，达到减少和消除部分误差的作用，这就是误差的软件补偿。
(5)系统软件的抗干扰设计。为防止工业现场的各种干扰引起程序“跑飞”，系统软件在设计中必须采取相应的措施。具体地说，有以下几个方面：
1)系统上电自诊断。系统冷启动时CPU、EPROM、RAM等自诊断确认正常方可投入运行。
2)指令冗余。在输入、输出信号间隔一定时间重复进行两次，以跳过瞬间干扰引起的误判或误动作。
3)设置软件陷阱。在很多情况下，程序跑飞后系统会进入死循环而导致死机。这时，机床配件应采取有效措施引导跑飞的程序尽快退出死循环并迅速复位。实践证明，数控机床软件陷阱技术能有效引导跑飞的程序尽快退出死循环并迅速复位。
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