卷板機數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件設計
系統(tǒng)設計與開發(fā)采用了面向?qū)ο蟮姆椒ㄒ驗檫@種方法模擬了人類認知客觀世界的過程;具有封裝性,集成性,以及消息驅(qū)動等一系列特性,使得改造的系統(tǒng)模塊清晰、組裝維護方便,可擴充性可重組性強;面向?qū)ο竽P蛯⒏拍钅P汀⑦壿嬆P秃臀锢砟P徒y(tǒng)一到一起,極大的降低了系統(tǒng)的理解難度。
采用PMAC可編程多軸控制器,因為它的開發(fā)界面非常友好。它提供的PWIN 編程工具完全在Windows 環(huán)境,運行編輯修改非常容易。
遵照面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設計與分析的主導思想,系統(tǒng)設計成若干個對象模塊的有機組合。宏觀上看系統(tǒng)分為系統(tǒng)層、應用層和物理層三個層面,如圖4所示。主要解決IPC 與PMAC,F(xiàn)lyVideo繼承的一系列技術問題,因為PMAC 有自己的CPU 和RAM 還有EPROM; FlyVido 也有自己的RAM和相應的運算器,而PMAC和FlyVideo都是以總線方式與IPC相連,IPC要將這些資源和自身資源集成到一起形成完整的控制系統(tǒng),必須有有效的集成手段。應用層是系統(tǒng)的主體部分,由若干個功能模塊組成。在系統(tǒng)層的支持下,各功能模塊獨立完成一部分任務,從而實現(xiàn)系統(tǒng)的所有控制目標。物理層是與物理空間相對應的機制,由若干和存儲文件結(jié)構對應的數(shù)據(jù)結(jié)構組成,用來滿足人機交互和訪問數(shù)據(jù)庫的需求。
軟件設計過程中還必須實現(xiàn)下面這些技術要求:
(1) 上位機與下位機的實時通訊:上位機與下位機的實時通訊是利用DELTA TAU DATASYSTEM 公司提供的與PMAC相配套的PtalkDT類實現(xiàn)的。PtalkDT類通過添加ActiveX 的方式加以實例化,并由其中的GetResponse()方法完成雙向通訊。上位機與下位機通訊的速度取決于主計算機的主頻、PMAC CPU 的速度,以及系統(tǒng)程序和下位機控制程序的大小。
(2) 視頻顯示:視頻信號的處理及圖像顯示控制是通過對視頻卡的二次開發(fā)實現(xiàn)的。FlyVideo視頻卡提供了OCX標準控件Capwnd與應用系統(tǒng)進行集成。該控件的16 個主要方法和7 個屬性由MFC42.DLL 和MSVCRT.DLL兩個動態(tài)連接庫支持,借助這兩個動態(tài)連接庫支持,系統(tǒng)開發(fā)了Overlay 和Peview 兩種圖像顯示模式,以方便現(xiàn)場的不同要求。
(3) 穩(wěn)壓電源:大型卷板設備工作環(huán)境惡劣,尤其是電網(wǎng)電壓極不穩(wěn)定,很容易沖擊數(shù)控系統(tǒng),造成死機。其結(jié)果輕則產(chǎn)品作廢,重則損壞設備,損失難以估量。為了防止數(shù)控系統(tǒng)因電源干擾而產(chǎn)生控制失誤,系統(tǒng)專門配置了響應速度小于0.1ms 的在線不間斷穩(wěn)壓電源。除此之外,系統(tǒng)還在軟件設計上進行了必要的處理,為每個動作編制了濾波程序。
(4) 控制時鐘:系統(tǒng)控制時鐘主要是從保證系統(tǒng)正常運行的角度,周期掃描下位機I/O 口、視頻信號狀態(tài),以及中斷請求信息,實現(xiàn)上位機與下位機的實時通訊;獲取運動坐標當前值;動態(tài)管理數(shù)據(jù)庫;在線決策程序進程等。此模塊由標準控件Timer 實現(xiàn)。為了提高可靠性,系統(tǒng)采用單時鐘驅(qū)動時鐘,掃描周期80ms。
3 結(jié)論
經(jīng)過生產(chǎn)實踐的檢驗,17000kNx3000mm上輥萬能式卷板機數(shù)控系統(tǒng)的軟件和硬件設計完全符合生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中,系統(tǒng)控制軟件配合硬件順利地進行數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、信息輸出以及對執(zhí)行部件的控制,使數(shù)控卷板機按照設計要求,安全可靠地運行自動卷制工藝過程。
參考文獻
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