關鍵字：數(shù)控系統(tǒng)       

1 引言

    模塊化開放式數(shù)控系統(tǒng)是當今數(shù)控技術的發(fā)展方向。多CPU開放式數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)的最主要途徑是數(shù)控系統(tǒng)的PC化，PC化有三種途徑：1）在PC機上增加數(shù)控模塊；2）在數(shù)控系統(tǒng)上增加PC模塊；3）以軟盤文件的形式來管理數(shù)控程序，把CNC模塊插人PC機中是PC化的一種主要方式，PMAC（Programmabb Moltiple Axes Controller）運動控制器就是這樣的一個數(shù)控模塊。本文提出了以PMAC運動控制器作為CNC模塊，工業(yè)控制機為系統(tǒng)支撐單元的雙CPU開放式數(shù)控系統(tǒng)，并將該控制系統(tǒng)應用于龍門銑床數(shù)控數(shù)字化測量加工系統(tǒng)的開發(fā)，取得了良好的效果。

    本文介紹了基于PMAC的并行雙CPU開放式數(shù)控數(shù)字化測量加工系統(tǒng)，并給出硬、軟件的設計框圖。本系統(tǒng)的特點是：各微處理器并行工作，軟件工作被分散到各級處理器，實現(xiàn)了WlNDOWS／NT環(huán)境下實時多任務處理，提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速度.

2 數(shù)控系統(tǒng)的硬件結構

2．1 PMAC介紹

    可編程多軸控制器PMAC是美國Delta Tau公司的產(chǎn)品。PMAC運動控制器是一個擁有高性能伺服運動的控制器，它借助于Motorola的DSP56001／56002數(shù)字信號處理器，可以同時操縱1—8個軸。這八根軸可以互相聯(lián)動以便進行完全協(xié)調(diào)的運動；每一根軸也可以被放人它自己的坐標中，從而得到八個完全獨立的運動；或者它們中的其它組合形式。

    PMAC運動控制器能夠通過存儲在它自己內(nèi)部的程序進行單獨的操作和運算，而且可以自動對任務進行優(yōu)先等級判別，從而進行實時的多任務處理。PMAC具有的這種同時執(zhí)行多個任務并能夠正確地進行優(yōu)先級排序的能力，使得它在處理時間和任務切換的復雜性這兩方面大大減輕主機和編程器的負擔，提高整個控制系統(tǒng)的運行速度和控制精度。除此而外，PMAC還具有執(zhí)行運動程序、執(zhí)行PLC程序、伺服環(huán)更新、資源管理及與主機通信等功能。

2．2 數(shù)控系統(tǒng)硬件設計

    龍門銑床控制系統(tǒng)采用工業(yè)控制機（IPC）為基礎，在工控機主板上的內(nèi)擴展槽插上PMAC多軸運動控制器和雙端口存儲器（DPRAM），形成該機床的控制中心。工控機上的CPU 與PMAC 的CPU（DSP56001）構成主從式雙微處理器結構，兩個CPU各自實現(xiàn)相應的功能，其中PMAC主要完成機床三軸的運動控制、控制面板開關量的控制和數(shù)字化采集的控制，工控機則主要實現(xiàn)系統(tǒng)的管理功能。為了實現(xiàn)PMAC多軸運動控制的功能，還需在PMAC板上擴展相應的I／O板、伺服驅動單元、伺服電機、編碼器等，最終形成一個完整的控制系統(tǒng)�？刂葡到y(tǒng)硬件由主額為233MHz的工業(yè)控制機、PMAC．Lite 1．5運動控制器、I／O板、雙端口RAM（DPRAM）、伺服單元及交流伺服電機等組成。數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。

    1）PMAC運動控制器與主機之問的通訊采用了兩種方式。一種是總線通訊方式，另一種是利用DPRAM進行數(shù)據(jù)通信，主機與PMAC運動控制器主要通過PC總線通訊，至于控制卡和電機的狀態(tài)、電機位置、速度、跟隨誤差等數(shù)據(jù)則通過DPRAM交換信息�？偩�通訊方式是指主機到指定的地址上去尋找PMAC運動控制器，其中指定的地址是由PMAC的跳線確定。雙端口RAM主要是用來與PMAC進行快速的數(shù)據(jù)通訊和命令通訊。一方面，雙端口RAM在用于向PMAC寫數(shù)據(jù)時，在實時狀態(tài)下能夠快速地將位置數(shù)據(jù)信息或程序信息進行重復下載：另一方面，雙端口RAM在用于從PMAC中讀取數(shù)據(jù)時，可以快速地重復地獲取系統(tǒng)的狀態(tài)信息。譬如，交流伺服電機的狀態(tài)、位置、速度、跟隨誤差等數(shù)據(jù)可以不停被更新，并且能夠被PLC或被PMAC自動地寫入DPRAM。如果系統(tǒng)中不使用DPRAM，這些數(shù)據(jù)必須用PMAC的在線命令（如?、P、V等），通過PC總線進行數(shù)據(jù)的存取。由于通過DPRAM進行的數(shù)據(jù)存取不需要經(jīng)過通訊13發(fā)送命令和等待響應，所以所需的時間要少得多，因此響應的速度就快得多。在該控制系統(tǒng)中，主機和PMAC之間數(shù)據(jù)的傳送利用了PMAC為DPRAM提供的如下功能：

    ● DPRAM控制面板功能（從主機到PMAC）；

    ●DPRAM伺服系統(tǒng)狀態(tài)數(shù)據(jù)反饋功能（從PMAC到主機）；