CNC系統(tǒng)的控制軟件及其工作過程
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(1) 進(jìn)行伺服控制。如上所述。
(2) 當(dāng)進(jìn)給脈沖改變方向時(shí)，要進(jìn)行反向間隙補(bǔ)償處理。若某一軸由正向變成負(fù)向運(yùn)動(dòng)，則在反向前輸出Q個(gè)正向脈沖；反之，若由負(fù)向變成正向運(yùn)動(dòng)，則在反向前輸出Q個(gè)負(fù)向脈沖(Q為反向間隙值，可由程序預(yù)置)。
(3) 進(jìn)行絲杠螺距補(bǔ)償。當(dāng)系統(tǒng)具有絕對(duì)零點(diǎn)時(shí)，軟件可顯示刀具在任意位置上的絕對(duì)坐標(biāo)值。若預(yù)先對(duì)機(jī)床各點(diǎn)精度進(jìn)行測(cè)量，作出其誤差曲線，隨后將各點(diǎn)修正量制成表格存入數(shù)控系統(tǒng)的存儲(chǔ)器中。這樣，數(shù)控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中就可對(duì)各點(diǎn)坐標(biāo)位置自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，從而提高了機(jī)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(jī)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(guān)控制，由機(jī)床強(qiáng)電執(zhí)行。但哪些輔助功能是在插補(bǔ)輸出之后才執(zhí)行，哪些輔助功能必須在插補(bǔ)輸出前執(zhí)行，需要在軟件設(shè)計(jì)前預(yù)先確認(rèn)。
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(xiàng)，即CPU管理和外部設(shè)備管理。由于數(shù)控機(jī)床的加工是以單個(gè)零件為對(duì)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(zhí)行又分成數(shù)據(jù)分析、運(yùn)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)際的過程就是這些預(yù)定步驟的反復(fù)執(zhí)行。在實(shí)際系統(tǒng)中，通常多是采用一個(gè)主程序?qū)⒄麄€(gè)加工過程串起來，主控程序?qū)斎氲臄?shù)據(jù)分析判斷后，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序處理，處理完畢后再返回對(duì)數(shù)據(jù)的分析、判斷、運(yùn)算……。在主控程序空閑時(shí)(如延時(shí))，可以安排CPU執(zhí)行預(yù)防性診斷程序，或?qū)ι形磮?zhí)行程序段的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理等。
在CNC系統(tǒng)中，中斷處理部分是重點(diǎn)，工作量也比較大。因?yàn)榇蟛糠謱?shí)時(shí)性較強(qiáng)的控制步驟如插補(bǔ)運(yùn)算、速度控制、故障處理等都要由中斷處理來完成。有的機(jī)床將行程超程和報(bào)警、閱讀機(jī)請(qǐng)求、插補(bǔ)等分為多級(jí)中斷，根據(jù)其優(yōu)先級(jí)決定響應(yīng)的次序。有的機(jī)床則只設(shè)一級(jí)中斷，只是在中斷請(qǐng)求同時(shí)存在時(shí)，才用硬件排隊(duì)或軟件詢問的方法來定一個(gè)順序。
對(duì)于單CPU數(shù)控系統(tǒng)而言，常見的軟件結(jié)構(gòu)有兩種，即前后臺(tái)型和中斷型。
在前后臺(tái)型結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)中，整個(gè)控制軟件分為前臺(tái)程序和后臺(tái)程序。前臺(tái)程序是一個(gè)實(shí)時(shí)中斷服務(wù)程序，它幾乎承擔(dān)了全部的實(shí)時(shí)功能，如插補(bǔ)、位置控制、機(jī)床相關(guān)邏輯和監(jiān)控等。后臺(tái)程序是指實(shí)現(xiàn)輸入、譯碼、數(shù)據(jù)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(gè)循環(huán)運(yùn)行程序，
在其運(yùn)行過程中，前臺(tái)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(tái)結(jié)構(gòu)
中斷型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，除了初始化程序之外，系統(tǒng)軟件中所有的各種任務(wù)模塊分別安排在不同級(jí)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(tǒng)。其管理的功能主要通過各級(jí)中斷程序之間的相互通信來解決。
能夠方便地設(shè)置各種診斷程序也是CNC和MNC系統(tǒng)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(kuò)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(jī)時(shí)間。各種CNC(MNC)系統(tǒng)設(shè)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(yùn)行過程中進(jìn)行檢查和診斷；也可以作為服務(wù)性程序，在系統(tǒng)運(yùn)行前或故障停機(jī)后進(jìn)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(jìn)行通信(海外)診斷，由通信診斷中心指示系統(tǒng)或操作者進(jìn)行某些試運(yùn)行，以查找故障隱患或故障部位。
(1) 運(yùn)行中的診斷。在普通NC系統(tǒng)中已包含有在運(yùn)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(yàn)，同步孔丟失校驗(yàn)，非法指令碼檢查等。此外還有超程報(bào)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(jī)指示各種項(xiàng)目診斷的結(jié)果和用統(tǒng)一編號(hào)表示的故障部位。一般來說，運(yùn)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。常見的手段有：
① 用代碼和檢查內(nèi)存：此法只能對(duì)程序中那些不變區(qū)域進(jìn)行檢查，而且必須是在恢復(fù)系統(tǒng)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(duì)零件加工源程序進(jìn)行檢查，包括奇偶校驗(yàn)、非法指令代碼(本系統(tǒng)中不使用的指令代碼)、數(shù)據(jù)超限等。
③ 雙向傳送數(shù)據(jù)校驗(yàn)：此法常用在間接型CNC系統(tǒng)或群控系統(tǒng)中。手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入也可用此法校驗(yàn)。
④ 清單校驗(yàn)：即利用所配備的打印設(shè)備打印程序清單及某些中間數(shù)據(jù)，綜合性地診斷主機(jī)、接口及軟件的故障。
(2) 停機(jī)診斷。停機(jī)診斷是指在系統(tǒng)開始運(yùn)行前，或發(fā)生故障(包括故障先兆)系統(tǒng)停止運(yùn)行后，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行診斷。它一般是用軟件控制進(jìn)行階段性的運(yùn)行，如傳送數(shù)據(jù)或模擬進(jìn)行單項(xiàng)的控制動(dòng)作。逐項(xiàng)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(yùn)行用的系統(tǒng)程序分開，在須要進(jìn)行診斷時(shí)再輸入計(jì)算機(jī)。必要時(shí)，還可沖掉部分系統(tǒng)程序而裝入內(nèi)存。
(3) 通信診斷。通信診斷是由用戶經(jīng)電話線路與通信診斷中心聯(lián)系，由該中心的計(jì)算機(jī)給用戶的計(jì)算機(jī)發(fā)送診斷程序，程序指示CNC系統(tǒng)進(jìn)行某種運(yùn)行，同時(shí)收集數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)的狀態(tài)。將系統(tǒng)狀態(tài)與存儲(chǔ)的應(yīng)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(shì)。可見，通信診斷既可用作診斷異常狀態(tài)的工具，又可用作預(yù)防性檢修的手段。因?yàn)橛脩襞c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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