关键词:数控系统;计算机;应用;辅助
随着开放式数控技术的出现,数控系统体系具备了自我扩展和自我维护的功能,这得益于各种二次开发手段提供了自由完善和自定义系统软硬件功能和性能的能力。因此,开放数控所特有的二次开发平台也作为一个新的组成部分融入了数控系统体系结构中,并在深刻改变着传统数控系统的结构特征和应用方式。
1 系统组成和功能规划
整个应用开发系统的每个模块都分为应用和开发两个部分:应用部分针对于现有的系统模式和控制方法,从熟悉、使用、理解角度出发通过相应的软硬件技术手段实现对现有技术资源和产品资源的消化吸收;开发部分在应用部分的基础上,针对应用中发现的问题和产生的创意,对数控系统体系的某些组成环节进行旨在提高其性能和丰富其功能个性化的二次开发并提供进行这种二次扩展的软硬件技术支持环境。
应用开发系统以硬件调试平台和集成开发软件两种形式组合展现,硬件部分主要包括典型特征的机械结构实体和伺服单元实体,以及控制器的硬件实体部分,主要是满足对硬件组成部分的扩展和对软件应用开发的效果体现;集成开发软件是个基于PC机系统的统一的资源管理配置和开发调试环境,满足从系统规划、控制策略、人机交互和扩展应用等各主要环节的开发过程。集成开发软件由多个功能单元组成,既包括内嵌的功能单元也包括可与第三方软件进行通讯和数据交换的接口,这使得系统软件的可以灵活的集成到别的软件中或将其他优秀的组件集成到统一的开发环境中。系统采用网络化分布式的模块组合形式,使得多个模块可以分散地工作在不同的平台上,而且通过计算机网络远程共享彼此的数据资源和相对集中的同一个硬件资源。
2 系统的构建
系统的构建始终遵循应用与开发紧密结合的原则,按照层次化教学的思路,从软件和硬件两个方面来规划实现不同规模的应用开发系统。
2.1 应用与开发相结合的策略
首先集成了应用准备阶段所需的文档和图片资源,涵盖技术背景、技术原理、应用例程和产品资源等多方面内容;其次针对于其中涉及的操作实践环节,依托于某些具体的典型产品,建立了一整套操作仿真系统,实现对真实系统功能和操作的全真模拟,从技能层次加强对某种技术资源的深入理解。从开发角度将现有的各种计算机辅助设计制造手段有机集成是实现各个环节开发的有效途径,开发从仿真阶段开始,如机械结构的造型和动态评测,伺服单元的调速和位控测试,控制算法的轨迹规划曲线等;然后再进入到实际的硬件配合调试中,具体验证执行机构的运行特性;涉及到硬件结构扩展的部分,则需要从电路设计,逻辑测试方面去实践。
2.2 结构和流程的层次化策略
依赖于模块化的构成特征,用户可对系统进行策略配置改变应用和开发的难易水平、应用范围和流程顺序。如对处于原理性熟悉阶段的教学活动只保留系统组成中数控系统体系规划部分;对处于技能性培训阶段的实验活动可增加某些典型产品的仿真操作系统;对于控制能力实践阶段的开发活动又可以再增加运动规划控制模块等一系列逐层扩充功能的应用开发步骤。
2.3 软件和硬件紧密结合策略
系统采用两种模式来实现这一目标:第一种是硬件仿真模式,即为特定的典型硬件结构建立一个由软件虚拟的硬件层。硬件层以硬件电路图框的形式展现,其输入输出口可进行交互,以此来模拟整个硬件部分工作时的信号流程,并可像真实硬件一样接受软件算法的代码控制。第二种是建立模块化的硬件单元框架,以真实的硬件模块封装后加入到系统结构中,模块之间采用便于安装和检测的接口,以此来实践系统硬件部分的实际搭建能力。
3 网络化分布式应用体系
模块化组件、开放式接口和分布式互连三个关键技术实现了这种网络化的应用开发环境。其中模块化组件是基础,分布式互连是形式,开放式接口是连接手段。功能组件的模块化是基础,是对特定功能单元的软硬件进行封装的实体,具备明确定义的交互形式;分布式互连是个单元模块的运行模式,通过网络的连接使分散在不同平台上的软硬件建立起通讯和一种层次化的控制策略,并采用网络激活的技术方案动态配置整个网络中各模块资源的运行和响应特性;开放式接口是各个模块之间的连接通道,接口的开放特征体现在单一模块的多接口和分层次接口两方面:如运动控制单元模块具备伺服电机驱动、步进电机驱动和直线电机驱动三种接口,可按需要配置激活或屏蔽;又如运动轨迹算法模块具备表层的速度加速度曲线配置接口,中层的特定曲线轨迹插补算法定义接口和底层的运动规划策略定义接口三个层次。网络为分布式资源的集中利用提供了有效的共享途径,经由互联网的交互式通讯机制和监控诊断机制为应用开发系统的远程活动提供了安全可靠的媒介。
参考文献
汪文昌.基于开放型数控系统的螺纹修复技术研究.沈阳工业大学,2006.
孙凤.螺纹跟踪技术理论在开放式数控系统上的应用研究.沈阳工业大学,2005.
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