CNC系統(tǒng)的控制軟件及其工作過程
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(1) 進行伺服控制。如上所述。
(2) 當進給脈沖改變方向時，要進行反向間隙補償處理。若某一軸由正向變成負向運動，則在反向前輸出Q個正向脈沖；反之，若由負向變成正向運動，則在反向前輸出Q個負向脈沖(Q為反向間隙值，可由程序預置)。
(3) 進行絲杠螺距補償。當系統(tǒng)具有絕對零點時，軟件可顯示刀具在任意位置上的絕對坐標值。若預先對機床各點精度進行測量，作出其誤差曲線，隨后將各點修正量制成表格存入數(shù)控系統(tǒng)的存儲器中。這樣，數(shù)控系統(tǒng)在運行過程中就可對各點坐標位置自動進行補償，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(shù)是開、關控制，由機床強電執(zhí)行。但哪些輔助功能是在插補輸出之后才執(zhí)行，哪些輔助功能必須在插補輸出前執(zhí)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(tǒng)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(shù)控機床的加工是以單個零件為對象的，一個零件程序可以分成若干程序段。每個程序段的執(zhí)行又分成數(shù)據分析、運算、走刀控制、其他動作的控制等步驟。通常情況下，這些加工步驟之間多是順序關系，因此實際的過程就是這些預定步驟的反復執(zhí)行。在實際系統(tǒng)中，通常多是采用一個主程序將整個加工過程串起來，主控程序對輸入的數(shù)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(shù)據的分析、判斷、運算……。在主控程序空閑時(如延時)，可以安排CPU執(zhí)行預防性診斷程序，或對尚未執(zhí)行程序段的輸入數(shù)據進行預處理等。
在CNC系統(tǒng)中，中斷處理部分是重點，工作量也比較大。因為大部分實時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存在時，才用硬件排隊或軟件詢問的方法來定一個順序。
對于單CPU數(shù)控系統(tǒng)而言，常見的軟件結構有兩種，即前后臺型和中斷型。
在前后臺型結構的CNC系統(tǒng)中，整個控制軟件分為前臺程序和后臺程序。前臺程序是一個實時中斷服務程序，它幾乎承擔了全部的實時功能，如插補、位置控制、機床相關邏輯和監(jiān)控等。后臺程序是指實現(xiàn)輸入、譯碼、數(shù)據處理及管理功能的程序，亦稱背景程序，如圖3-25所示。背景程序是一個循環(huán)運行程序，
在其運行過程中，前臺實時中斷程序不斷插入，與背景程序相配合，共同完成零件的加工任務。
圖3-25 前后臺結構
中斷型結構的特點是，除了初始化程序之外，系統(tǒng)軟件中所有的各種任務模塊分別安排在不同級別的中斷服務程序中。整個軟件就是一個大的中斷系統(tǒng)。其管理的功能主要通過各級中斷程序之間的相互通信來解決。
能夠方便地設置各種診斷程序也是CNC和MNC系統(tǒng)的特點之一。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(xiàn)后可以迅速查明故障的類型和部位，減少故障停機時間。各種CNC(MNC)系統(tǒng)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(tǒng)運行過程中進行檢查和診斷；也可以作為服務性程序，在系統(tǒng)運行前或故障停機后進行診斷，查找故障的部位。國外一些公司的CNC系統(tǒng)還可以進行通信(海外)診斷，由通信診斷中心指示系統(tǒng)或操作者進行某些試運行，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(tǒng)中已包含有在運行中進行診斷的萌芽，如紙帶輸入時的橫向與縱向(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(tǒng)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(tǒng)一編號表示的故障部位。一般來說，運行中進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(qū)域進行檢查，而且必須是在恢復系統(tǒng)程序的初態(tài)后進行的。
② 格式檢查：此法一般用在紙帶輸入時，對零件加工源程序進行檢查，包括奇偶校驗、非法指令代碼(本系統(tǒng)中不使用的指令代碼)、數(shù)據超限等。
③ 雙向傳送數(shù)據校驗：此法常用在間接型CNC系統(tǒng)或群控系統(tǒng)中。手動數(shù)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(shù)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(tǒng)開始運行前，或發(fā)生故障(包括故障先兆)系統(tǒng)停止運行后，利用計算機進行診斷。它一般是用軟件控制進行階段性的運行，如傳送數(shù)據或模擬進行單項的控制動作。逐項檢查硬件線路的功能，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(tǒng)程序分開，在須要進行診斷時再輸入計算機。必要時，還可沖掉部分系統(tǒng)程序而裝入內存。
(3) 通信診斷。通信診斷是由用戶經電話線路與通信診斷中心聯(lián)系，由該中心的計算機給用戶的計算機發(fā)送診斷程序，程序指示CNC系統(tǒng)進行某種運行，同時收集數(shù)據，分析系統(tǒng)的狀態(tài)。將系統(tǒng)狀態(tài)與存儲的應有工作狀態(tài)以至某些極限參數(shù)作比較，以確定系統(tǒng)的工作狀態(tài)是否正常，故障的部位及故障的趨勢?？梢?，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。因為用戶與通信診斷中心之間可使用跨洋電話系統(tǒng)，故又被稱為海外診斷。
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