基于Windows的数控系统

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1、基于Windows的数控系统蒋惹，周希国，谢国如，周旭(南通工学院机械系，江苏南通226007)摘要：在研究开放式数控系统概念的基础上，讨论了软件数控的实现方法，介绍了一种在Win-dows98下利用面向对象的设计方法实现的全软件数控系统。该系统具有良好的可扩充性，实时性强，人机界面友好等特点，适用于经济型数控铳床、数控车床。关键词：开放式结构；软件数控；经济型数控中图分类号:TG659文献标识码:A文章编号：1672-1616(20()3)11-0100-03收稿日期：2003-06-30作者简介:蒋慧(1947-),江苏南通人,南通工学院副教授，主要从事自动控制及数

2、控技术方面的教学和科研工作。•开放式数控系统以其极大的优越性，已经成为未来数控系统的发展趋势。采用PC机总线结构和模块功能板，可以为软件开发和功能扩展提供优良平台，同时将大大缩短CNC系统的开发周期，更易满足用户的不同要求，使其获得功能强大、价格便宜的CNC系统。在开放式体系结构中，软件数控可以说是一种完全开放的实现模式。所谓软件数控是指NC系统的各项功能，如编译、解释、插补和PLC等均由软件来实现，并通过装在PC扩展槽中的接口卡进行伺服驱动控制。软件数控借助于现有的操作平台，如DOS、Windows等，在高级语言如VisualC++的支持下,通过对NC软件的适当组合、

3、划分、规范和开发，实现CNC各个层次的开放。我们设计了在通用操作系统Windows%下构造的全软件数控系统。下面结合实践对这-•系统进行介绍。1Windows环境下软件NC的实现1.1系统简介本系统看眼于经济型数控机床控制系统的设计。系统的控制轴数为3轴，联动轴数为2轴，驱动元件为步进电动机。本系统是在Window®8下用VisualC++实现的。软件采用了前后台型的结构形式。软件的设计采用了面向对象的设计方法，软件结构分为下列几个模块:用P输入输岀模块、预处理模块、运动控制模块、驱动模块。软件结构如图1所示。图1系统结构采用Windows98作为数控系统的操作系统,

4、其突出的特点是支持多线程。线程是32位操作系统的主要特点⑴。本系统软件采用前后台程序结构,实时脉冲控制程序(插补运算、驱动程序)为前台程序，也是主线程，预处理模块是后台程序，也是辅助线程，两线程间用事件实现同步。起动程序，由辅助线程来完成数据代码的解释、刀具补偿计算等任务,然后由运动控制线程发出控制机床进行加工的信号。步进电机的驱动信号是在Windows的定时中断里完成的，从而保证了实时性、准确性。操作系统以一种轮转的方式为每个独立的线程分配CPU的时间片，客观上使所有的线程近乎同时进行。软件设计的特点之二是充分利用了面向对象的设计方法，摆脱了传统过程模式的束缚，使程序

5、的设计和使用更为灵活。不仅运动控制、驱动、通讯模块按类设计，输入输岀模块中的各个功能也设计成通用类库的基本类;上述用于两线程间实现同步的事件即为其屮的类。类的结构模型采用层次性结构，使整个软件具有良好的可扩充性。1.2用户输入输出界面该模块实现用户的输入、系统的输出。用户输入的主要功能是让用戸输入数控代码,发出控制命令，进行系统的参数配进。用户输入的代码采用ISO标准数控代码。图2所示为用户程序输入、编辑的界面图形。由图2可以看出系统的输入输出界面的设计充分考虑了人的因素，即让用户使用方便，显示的内容清楚明了。界面模块的设计使用的是通用式界面，文件的操作、编辑、査看等与

6、人们常用的Word软件的用法一样,用户几乎町以不用培训就可以应用这一数控软件。w?tQX855S?«Srw^a.rMS—Ef_ua2trj・♦♦・•«#•«*■y加■■new.MM•!•r>vmi

7、sn«i卜o・w・u■jiWK・ffTr.B-•t»•!«€•«4c4.JV-1・•V十5—■・MS4pnx»―Am4»⑴*U4^«d<2^COWMCy<1S'■—A▲“・0card：「次**t图2输入输出界面输入模块的设计有3个特色，其一是在输入模块中使用了语法着色功能，自动进行输入程序代码的语法检査。当用户输入的代码出错时，错误代码以与正确代码不同

8、的颜色显示。例如用戸输入代码G00（快速点定位功能指令代码）⑵，输入代码正确,此时在屏幕上显示的该代码的颜色为蓝色;当用戸误将“（4（）”输入为“GCX）”时，输入出错,屏幕上显示的该代码“GOO”的颜色自动成为黑色，用户看到黑色的“GOO”时，能立即知道自己输入出错。这一功能非常方便地i上用户即时识别并及时纠正输入错误。其二是应用了多文档界面设计c多文档界面是指在一个主窗口中可以同时打开多个文本文件进行浏览、編辑和维护⑶°让用户在同-•窗口卜“同时打开多个文件，对用户来说，使用更为便利、灵活，效率高。其三,特别值得一提的是软件模块中所使