MPC08運動控制卡在開放式鉆床數控系統中的應用

0 引言

在計算機技術飛速發展的今天，數控系統由傳統的專用型封閉式系統向靈活的開放式數控系統轉變已成為一種必然趨勢。與傳統的封閉式數控系統相比，開放式數控系統有以下優勢：

可伸縮性，CNC系統的功能、規模（硬件或軟件模塊）可根據具體應用靈活增減；

可移植性，系統的功能軟件與運行平臺無關，能運行于不同供應商提供的硬件平臺上；

可擴展性，開發者能有效地將自己的軟件集成到NC系統中，形成自己的專用系統；

可互操作性，通過標準化接口，通信和交互機制，使不同功能模塊獲得相互操作能力，協調工作。

目前開放式數控系統主要形式是基于PC的NC，即在PC的總線上插上具有NC功能的運動控制器完成實時性要求較高的NC內核功能。本次課題基于步進機電有限公司的MPC08運動控制器就是一款能滿足數控系統功能要求，性價比高的通用運動控制器，課題根據鉆床的工藝在此基礎上進行數控系統軟件的研究。

1 系統總體結構

本系統數控鉆床共有8個軸,分別為X,Y軸和Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6軸,其中X,Y軸控制平面兩個方向的定位, Z1,Z2,Z3,Z4,Z5,Z6則控制下鉆的進給量，XYZ可聯動控制。加工時, 根據要加工工件上的孔坐標、孔直徑、孔深等參數, 編好工件的加工文件, 系統按加工文件控制機床完成鉆削加工。

為了對機床8個軸的進行控制，我們采用了MPC08運動控制器作為系統控制的內核，插在PC機的PCI插槽中。工業PC機作為主控計算機來完成與MPC08控制器的通訊以及上層系統操作、調度管理、故障診斷、參數輸入等非實時性任務。

MPC08是一款開放式通用運動控制器，所有指令均為立即指令，適合于PCB鉆床的高速度,定位準的點位運動,并具有足夠的專用和通用的IO通道供機床控制使用，軟件方面提供了豐富的運動控制函數，以供用戶在Windows平臺自主開發，構建所需要的數控系統。我們將MPC08插入PC的PCI插槽里，借助它完成整個系統的控制。

IO及反饋系統使用MPC08的專用和通用的輸入和輸出通道進行各種機床電器IO信號的連接與控制；驅動和伺服步進電機單元則是接收MPC08發出的脈沖及方向信號完成需要的運動。

變頻器和主軸轉動控制部分是利用PC機的串口進行和變頻器的通訊，由此完成主軸轉速的控制，此控制則是獨立于MPC08之外。

2 軟件結構設計

為了滿足伸縮性，移植性，擴展性和互操作性的要求，軟件采用了模塊化設計的思想，利用VisualC++6.0開發工具在Windows2000操作系統上開發而成。軟件總體分為兩大部分，人機界面交互部分和系統控制部分。

1）人機界面 人機界面模塊主要完成整個數控系統的狀態顯示和需求參數的輸入，除此以外應該使界面友好，使用便捷。本程序設計借助了MFC庫中CWnd類和CButton按鈕類的強大功能，利用這兩個類的成員函數以及類派生的子類構造了友好便捷的界面。界面包括有加工過程中重要參數的顯示，主要功能按鈕和加工圖形的顯示。其中參數顯示有各軸的坐標，工作行程，下止點，刀具代號，直徑，偏移以及加工的孔數記錄，所在刀庫的記錄等；功能按鈕有啟動，回原點，回停車位，導入文件，刀具參數，刀具管理，加工參數等，其中刀具參數，刀具管理和加工參數按鈕還可以打開其他界面完成系統功能；圖形顯示則位于界面的中間部分用于顯示加工PCB孔的圖形，加工過程中還可以動態顯示加工到某個孔。

2）加工文件 加工文件功能模塊完成對外部輸入進來的加工文件（PCB行業通用的Excellon格式文件）進行譯碼，將加工文件的信息轉化為控制系統需要的數據形式。軟件具體實現辦法是將文件的每一行進行解讀，根據解讀出來的信息將每個要加工的刀具節點數據放在一個WORK_NODE結構里面，對應在該刀具下的孔加工數據放在WORK_NODE里面的RECORD_NODE結構體內，最后統一將每一個刀具節點存放到以WORK_NODE為類型的加工鏈表gWorkList里。其中WORK_NODE和RECORD_NODE的數據結構如下：

typedef struct _WORK_NODE

｛

int Type; //刀具類型，

int ToolNo; //刀具號 T0,T1......

double Diameter; //mm直徑

double VelocityForZUp; //提升速度

double VelocityForZDown; //下鉆速度mm/min

double Offset; //下鉆允許偏移量mm

int Rev; //主軸轉速rpm/minute

int MaxLife, HitCount; //壽命

int ToolCurNo; //當前刀具所在刀庫號jia

CRecordList ＊pList; //孔坐標鏈表

｝WORK_NODE,＊PWORK_NODE;

typedef struct _RECORD_NODE

｛

double x; //x坐標

double y; //y坐標

｝RECORD_NODE,＊PRECORD_NODE;