分布式集散型線(xiàn)切割群控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

    控制器控制器2I控制器況本系統(tǒng)以單片機(jī)控制器作為微型計(jì)算機(jī)的外設(shè)，對(duì)每臺(tái)線(xiàn)切割機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)的控制。它是以1 189055為中心，人18隊(duì)55是和人18051基本相同的芯片，它們具有大致相同的基本功能和指令系統(tǒng)。入189055具有32根輸入輸出口線(xiàn)，和，2口還可以作數(shù)據(jù)線(xiàn)和地址線(xiàn)使用，用來(lái)對(duì)外部的數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)操作，芯片內(nèi)部還帶有3個(gè)16位定時(shí)器和5個(gè)中斷源。18虬55的**的優(yōu)點(diǎn)絡(luò)動(dòng)網(wǎng)驅(qū)器述在于具的奶丁的內(nèi)部1序存諾器，如間木系統(tǒng)的許多，1級(jí)程序由微甩計(jì)算機(jī)執(zhí)。單廠(chǎng)機(jī)控制程序不是很大，因此，選用該芯片對(duì)編程和調(diào)試都很方便。

　　
    單片機(jī)控制器的系統(tǒng)硬件框2線(xiàn)切割控制器的設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的關(guān)鍵，它擔(dān)負(fù)著全系統(tǒng)中大部分的任務(wù)，也是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的計(jì)算者和執(zhí)行者，必須具有定的運(yùn)行速度和可靠的穩(wěn)定性，還必須為中心計(jì)算機(jī)提供數(shù)據(jù)和信息。

　　
    2線(xiàn)切割控制器硬件設(shè)計(jì)2.1通訊網(wǎng)絡(luò)作系統(tǒng)中，迎訊網(wǎng)絡(luò)足系統(tǒng)總的框架。是通過(guò)通訊線(xiàn)路并根據(jù)定的1辦議；1連起來(lái)的各種計(jì)算機(jī)結(jié)合，它的違度和1確率決定整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性決定系統(tǒng)的靈活性和實(shí)用性。

　　
    根據(jù)本系統(tǒng)的要求。要使系統(tǒng)的傳送違度高，距離遠(yuǎn)?？垢蓴_能力要強(qiáng)。擴(kuò)展性好，片此。選叫，6 485網(wǎng)絡(luò)，芯片采用，1河公司的，490.

　　
    1490是全雙工的芯片。，以，接32個(gè)同樣的接收器具過(guò)流和過(guò)載保護(hù)，平時(shí)的靜態(tài)屯流為300，可以抗15的電壓沖擊，輸入信號(hào)的范圍很大，可以由7，到+12，有3態(tài)輸出功能，信號(hào)的傳輸延時(shí)為30，信14的上，和1降斜坡時(shí)間為5心工作的闈高速度為2.51系統(tǒng)山微型汁算機(jī)的串行端口，或你12接網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器，計(jì)算機(jī)的引出，0信號(hào)接到腦，490的尺0接收的信號(hào)輸出端，接收由遠(yuǎn)處單片機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，信號(hào)接到河人，490的01信號(hào)的輸入端，將計(jì)算機(jī)的發(fā)送信號(hào)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器差分處理后的信號(hào)由差分輸出端經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離算機(jī)的，路驅(qū)動(dòng)器和同。

　　
    在系統(tǒng)的連接中，單片機(jī)和計(jì)算機(jī)的使用電平相反，計(jì)算機(jī)的串行端口是略232接口，輸出的是外設(shè)信號(hào)反饋，R制加，速度1485串行接門(mén)切削形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工件程序存儲(chǔ)器為中心步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制按鍵輸人55的系序片部成計(jì)90心機(jī)程單內(nèi)完和作8中片，在的，制，以為單統(tǒng)放機(jī)中控算接必須反向，將490的輸入和輸出怡號(hào)在相連時(shí)反向相接。即人接。3接，這樣既方便又可靠。

　　
    它是信號(hào)到達(dá)計(jì)算機(jī)的公共通道，其余的是在單片機(jī)上的信號(hào)處理芯片，將每個(gè)線(xiàn)切割控制器和計(jì)算機(jī)相通訊。

　　
    在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)線(xiàn)切割控制器都有，己獨(dú)。的機(jī)號(hào)。機(jī)兮是在程序編制時(shí)將不同的機(jī)器號(hào)碼4入控制程序中。計(jì)算機(jī)讀每個(gè)線(xiàn)切割控制器的控制命令是通過(guò)串行接口傳送，而控制器在加工時(shí)接收命令是通過(guò)串行接口的中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。4，區(qū)分命令的代碼是識(shí)別碼+機(jī)號(hào)+操作碼，與前兩個(gè)接收的數(shù)擬是規(guī)定的識(shí)別碼和自己的機(jī)號(hào)時(shí)，則確認(rèn)命令并報(bào)據(jù)命令執(zhí)疔不1的程序。完成要做的工作。否則，退出中斷。

　　
    根據(jù)木系統(tǒng)設(shè)訃要求，數(shù)據(jù)傳送的速度越快越好，似是，限于人1河8隊(duì)55的串行通訊能九般不宜很高，這樣可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)中490所出的通訊速度為96001或19200長(zhǎng)期使用未曾出現(xiàn)誤碼。

　　
    2.2存儲(chǔ)系統(tǒng)在本系統(tǒng)中，存儲(chǔ)是個(gè)不可缺少的部分，它包括程序的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)像的存儲(chǔ)工件程序2.2.1程序的奪儲(chǔ)在單片機(jī)控制器的設(shè)計(jì)中，程序是至關(guān)重要的，要求程序能長(zhǎng)期使用而不能丟失或損壞。1入，8冗55內(nèi)部程序儲(chǔ)器足種電改寫(xiě)乃能期穩(wěn)定存放加工程序。如果存儲(chǔ)器容域不夠。坯有選更高容量的芯廣，如7858程斤；容1可達(dá)到321.

　
    2.2.2工件程序的奪儲(chǔ)在數(shù)控系統(tǒng)中，工件的程序代工件的形狀，是機(jī)床加工所分析和計(jì)算的對(duì)象，它的來(lái)源有如下幾個(gè)方面電報(bào)頭讀入紙帶利序法上編利輸入法計(jì)講幾自動(dòng)編程沈1計(jì)講幾手工編程傳輸法等。各種方法各有利弊，有的煩瑣，有的設(shè)備要求高，只有綜合利用才能體現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)。

　　
    本系統(tǒng)中使用的是計(jì)算機(jī)自動(dòng)編程和計(jì)算機(jī)手工編程相結(jié)合。自動(dòng)編程是利用工件自動(dòng)編程軟件，它能產(chǎn)生工件程序文件，直接讀取文件即可使用；手工編程是在計(jì)算機(jī)上用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)工件程序，輸入后可以自動(dòng)形成工件程序文件。并且纟時(shí)訃兌顯件的打體形狀。以供編程者修改。

　　
    工件程序在線(xiàn)切制控制器中的1放和使叫，必須具有以下的要求1能接收，序并按要求存放和讀?。?斷電后程序不丟失，能耐受般可能的沖擊而不會(huì)變化；3運(yùn)行時(shí)和計(jì)算過(guò)程中的數(shù)據(jù)分開(kāi)放置，減少程序變化的可能性。

　　
    根據(jù)以的要求，分析料中數(shù)據(jù)仍沿器的特性，選叫冊(cè)芯片24256，它既具有程斤存儲(chǔ)器封裝，容量為320只要單片機(jī)的兩根口線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和讀取的功能。由于是串行數(shù)據(jù)，因此存取速度較慢，大約需要幾個(gè)毫秒，但是在數(shù)據(jù)串行傳送時(shí)波特率不高，所以不影響計(jì)算機(jī)的工作速度。

　　
    在線(xiàn)切割控制中，工件程序般用38格式程序，即8切6瓜義7格式來(lái)?xiàng)l曲線(xiàn)的形狀和切割方向。在本系統(tǒng)中，8，采用4個(gè)字節(jié)來(lái)，**字節(jié)**位代符號(hào)，可以計(jì)算的值為2147 4836481至21474836487，范圍足夠使用，同樣8和田也是用同樣的位數(shù)，0，和2合起來(lái)用8位，**位為1時(shí)方向計(jì)數(shù)，為0時(shí)，方向計(jì)數(shù)，因此，條程序共計(jì)需要13個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，為了能向更高的更完善的技術(shù)發(fā)展，在設(shè)計(jì)時(shí)將每條程序留20個(gè)存儲(chǔ)空間。另外，在每個(gè)工件程，的前面，還要放置件的總體1作參數(shù)，如工件的程序總數(shù)。1的初始位置他標(biāo)計(jì)算機(jī)的形顯比例和起始坐標(biāo)，共計(jì)用20個(gè)字節(jié)存放。這樣計(jì)戴片存儲(chǔ)器321如可以存儲(chǔ)的程序總數(shù)超過(guò)1儀W足夠用來(lái)存放艮人，復(fù)勺工f№l序，如實(shí)在不夠?！韏可以l，裝，片存諸器即j擴(kuò)展，f程序容量。

　　
    需要加工的工件程序是來(lái)源于計(jì)算機(jī)的自動(dòng)編程或手工編程的程序，單片機(jī)控制器的程序是由計(jì)兌機(jī)過(guò)傳送命令，將所的數(shù)，糸浪±也按照38格式旭過(guò)絡(luò)線(xiàn)傳輸過(guò)來(lái)而得到存到數(shù)據(jù)存諸器中，并且根據(jù)上面的存儲(chǔ)規(guī)則將工件程序再保存到2化256中。如果按照960，的傳輸速率100條命令28的時(shí)間足夠完成。

　　
    2.2.3加工數(shù)據(jù)和形的存儲(chǔ)在加工過(guò)程中，加工計(jì)算程序比較復(fù)雜，加工時(shí)參與計(jì)算的參數(shù)很多，僅靠單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是不夠的，必須外加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展容量。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中既需要存放參數(shù)又需要存放加工形，而形需要根據(jù)所設(shè)計(jì)形的點(diǎn)陣大小來(lái)決定存儲(chǔ)容量。為了做到斷電記億使下次加工能從上次加工采用冗余比較法判別斷點(diǎn)；由于加工計(jì)算速度較高，存放和讀取數(shù)據(jù)要快，因此，選用并行存儲(chǔ)芯片。

　　
    根據(jù)以上要求選擇存儲(chǔ)器河62256，外接電池保護(hù)供電，實(shí)際使用后效果不佳，經(jīng)常丟失形數(shù)據(jù)，使返回的形1們午多噪點(diǎn)。換用235.該芯片是8位自帶電池保護(hù)的非從失它和162256完全兼容，存儲(chǔ)器容量為3201存取速度分別為55如和70，8；可以單字節(jié)讀寫(xiě)；內(nèi)置鋰電池，在無(wú)外電源的情況下，可以年數(shù)據(jù)不丟失；單5供電，功耗雙列直插封裝，超薄設(shè)計(jì)，具有極強(qiáng)的抗震性，內(nèi)部集成英國(guó)抗沖擊電路，具有萬(wàn)無(wú)失的抗干擾能力。

　　
    235存諸，兒的前部分放置參數(shù)，后部分放置閣形。由于形要和以前的線(xiàn)切割系統(tǒng)設(shè)1相配合，因此選用600父400的點(diǎn)陣格式，并且用雙色顯走過(guò)的點(diǎn)為0，沒(méi)走過(guò)的點(diǎn)全為1；根據(jù)以上設(shè)出形需要2400001存諸位，付個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)8位。因此，總共需要3000個(gè)卞節(jié)存放形，多公的足夠存放參數(shù)。如付形的要求提高，點(diǎn)陣變大。則可以選用更大容玷的存儲(chǔ)器。儲(chǔ)器系統(tǒng)中的片選位置決定它的地址足從8000始，到1結(jié)束。

　　
    3線(xiàn)切割控制系統(tǒng)的高級(jí)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)控制下的線(xiàn)1刀割群校系統(tǒng)，算機(jī)主要進(jìn)行，級(jí)的計(jì)算和形顯功能，外圍的線(xiàn)切割控制器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控和工作命令傳送，它要完成的主要工作如下1線(xiàn)1刀割控制器的狀態(tài)監(jiān)櫛和操作控制作3.1線(xiàn)切割控制器的狀態(tài)監(jiān)控本系統(tǒng)是通過(guò)串行接口網(wǎng)絡(luò)將計(jì)算機(jī)和線(xiàn)切割控制器相連接，計(jì)算機(jī)必須預(yù)先知道各個(gè)線(xiàn)切割控制器的工作狀態(tài)，所以，必須對(duì)線(xiàn)切割控制器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控。對(duì)線(xiàn)切割控制器的狀態(tài)監(jiān)控是用計(jì)算機(jī)通過(guò)串行通訊對(duì)帶有不同編號(hào)的線(xiàn)切割控制器進(jìn)行定時(shí)掃描查詢(xún)，根據(jù)返回的數(shù)據(jù)確定外設(shè)的狀態(tài)。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送命令中的機(jī)號(hào)和某臺(tái)線(xiàn)切割控制器的內(nèi)部設(shè)定機(jī)號(hào)相同時(shí)，該線(xiàn)切割控制器會(huì)向計(jì)算機(jī)發(fā)送響應(yīng)信號(hào)，計(jì)算機(jī)判斷該機(jī)器狀態(tài)正常，屏幕上該號(hào)的按鍵變亮，可以控制；如得不到響應(yīng)信號(hào)，認(rèn)定該號(hào)碼的線(xiàn)切割控制器不能正常使用，并將該號(hào)的按鍵變灰，不能控制。

　　
    3.2串行通訊控制線(xiàn)切割控制器的工作本系統(tǒng)中，各個(gè)線(xiàn)切割控制器的工作主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)的串行接口，利用咫485網(wǎng)絡(luò)的通訊，將計(jì)算機(jī)中的命令傳達(dá)到每臺(tái)線(xiàn)切割控制器，使系統(tǒng)能穩(wěn)定地進(jìn)行加工。

　　
    要使計(jì)算機(jī)的命令能被每臺(tái)線(xiàn)切割控制器準(zhǔn)確無(wú)誤地接收和確認(rèn)，者之間必須有種可靠的協(xié)議，在本系統(tǒng)中是利用計(jì)算機(jī)傳送系列數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)是標(biāo)識(shí)符+機(jī)號(hào)+操作命令符，當(dāng)線(xiàn)切割控制器接收到命令，判別命令的各個(gè)數(shù)據(jù)，確定是否要工作，根據(jù)判斷結(jié)果，執(zhí)行不同的操作。

　　
    在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，將系統(tǒng)的控制部分的程序全部放在菜單欄的控制下拉菜單中，包括串口選擇系統(tǒng)辦狀態(tài)檢測(cè)力哲停形跟蹤等命令，每個(gè)菜。命令都能完成今獨(dú)立的控制作。

　　
    4力口工版蹤和形顯小S加工跟蹤和形顯是本系統(tǒng)顯加工形的兩種方法。形顯是將線(xiàn)切割控制器存儲(chǔ)器中的己經(jīng)加工的形整個(gè)傳送到計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算顯形，該形只能是靜態(tài)的，不能實(shí)時(shí)反映當(dāng)前的運(yùn)行情況；加工跟蹤能跟蹤線(xiàn)切割控制器加工的每步，并且動(dòng)態(tài)顯形；如果原先已有部分加工過(guò)的形，可以先傳送形再跟蹤。

　　
    閣形跟蹤叫來(lái)實(shí)時(shí)反映加工過(guò)程每1步的方法。設(shè)置個(gè)跟蹤命令，則機(jī)床每前進(jìn)1個(gè)，要以的步進(jìn)。就給兌機(jī)發(fā)送1個(gè)要顯的加工點(diǎn)BMigMI意跟蹤其中的每機(jī)床。加工跟蹤形砧是通過(guò)汁算機(jī)給線(xiàn)切割摶制器發(fā)送命令，接收到返〃1信后開(kāi)始接收形數(shù)據(jù)。完成形接收和從。

　　
    完成后，不斷接收新，加點(diǎn)的坐標(biāo)和數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，在中加上加工經(jīng)過(guò)的點(diǎn)，完成形跟蹤。完整的流程5.

　　
    在形傳送時(shí)，為了使數(shù)據(jù)能夠穩(wěn)定可靠，杜絕誤碼，因此增加了數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和校驗(yàn)和誤碼檢驗(yàn)功能。

　　
    退出跟踩住形接收顯水過(guò)程中。幅像需要30000個(gè)數(shù)據(jù)。而其中真正有加工點(diǎn)的數(shù)椐般不到5.

　　
    為了提高違度，在發(fā)送之前，單片機(jī)摶制器先對(duì)數(shù)據(jù)分類(lèi)，將了加點(diǎn)的數(shù)據(jù)組合成數(shù)纟1.；然17將該數(shù)組節(jié)，共計(jì)發(fā)送4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)；這樣，不但單片機(jī)控制器的數(shù)據(jù)傳遞速度得到提高，而且，計(jì)算機(jī)可以根據(jù)接收的數(shù)據(jù)。位置計(jì)鋒校驗(yàn)和，再和接收的校驗(yàn)和進(jìn)比較，如果+1就返回錯(cuò)誤，笮片機(jī)控制器重新發(fā)送數(shù)據(jù)，從而解決傳送的誤碼問(wèn)，使系統(tǒng)的像顯迅速而且精確。形顯程序是將接收的體坐標(biāo)和整體布局映射而成的數(shù)據(jù)流，因此計(jì)算機(jī)的計(jì)算方法必須和線(xiàn)切割控制器的形存放原理和需要的4形！1加上。整個(gè)形的傳送大概，要356就；加工纟1洲伐返顯的加工形狀。

　　
    在闖形跟蹤的過(guò)1.力的步進(jìn)每前迸IIiIWiaMmriIarwaMainftTt，步，單片機(jī)控制器就計(jì)算形顯的顯點(diǎn)上，并且向計(jì)算機(jī)發(fā)送跟蹤點(diǎn)的數(shù)據(jù)水平坐標(biāo)兩個(gè)字節(jié)垂直坐標(biāo)兩個(gè)字節(jié)，校驗(yàn)和個(gè)字節(jié)，計(jì)算機(jī)接收到數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，確認(rèn)正確時(shí)在屏幕的對(duì)應(yīng)點(diǎn)上加上加工點(diǎn)，如果不正確，計(jì)算機(jī)發(fā)送錯(cuò)誤信息，單片機(jī)重新發(fā)送上次的數(shù)據(jù)。這樣不斷重復(fù)運(yùn)行，計(jì)算機(jī)就，艮蹤！小加1的形。

　　
    經(jīng)過(guò)加工工件的形跟蹤，計(jì)算機(jī)接收線(xiàn)切割控制器發(fā)送過(guò)來(lái)的1形顯數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)炻以到耐。1心要顯的坐標(biāo)，然后在柬幕6切割跟蹤形忌本系統(tǒng)在研制成功以后，己經(jīng)在南京師范大學(xué)物理系的自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室試用，它具有擴(kuò)展數(shù)量多，成本低，穩(wěn)定性好，像顯和跟蹤清晰，布線(xiàn)方便，使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，己經(jīng)得到廣泛的肯定。

　　
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