卷板机数控系统的硬件和软件设计

系统设计与开发采用了面向对象的方法因为这种方法模拟了人类认知客观世界的过程；具有封装性，集成性，以及消息驱动等一系列特性，使得改造的系统模块清晰、组装维护方便，可扩充性可重组性强；面向对象模型将概念模型、逻辑模型和物理模型统一到一起，极大的降低了系统的理解难度。

采用PMAC可编程多轴控制器，因为它的开发界面非常友好。它提供的PWIN 编程工具完全在Windows 环境，运行编辑修改非常容易。

遵照面向对象的系统设计与分析的主导思想，系统设计成若干个对象模块的有机组合。宏观上看系统分为系统层、应用层和物理层三个层面，如图4所示。主要解决IPC 与PMAC，FlyVideo继承的一系列技术问题，因为PMAC 有自己的CPU 和RAM 还有EPROM; FlyVido 也有自己的RAM和相应的运算器，而PMAC和FlyVideo都是以总线方式与IPC相连，IPC要将这些资源和自身资源集成到一起形成完整的控制系统，必须有有效的集成手段。应用层是系统的主体部分，由若干个功能模块组成。在系统层的支持下，各功能模块独立完成一部分任务，从而实现系统的所有控制目标。物理层是与物理空间相对应的机制，由若干和存储文件结构对应的数据结构组成，用来满足人机交互和访问数据库的需求。

软件设计过程中还必须实现下面这些技术要求：

(1) 上位机与下位机的实时通讯：上位机与下位机的实时通讯是利用DELTA TAU DATASYSTEM 公司提供的与PMAC相配套的PtalkDT类实现的。PtalkDT类通过添加ActiveX 的方式加以实例化，并由其中的GetResponse()方法完成双向通讯。上位机与下位机通讯的速度取决于主计算机的主频、PMAC CPU 的速度，以及系统程序和下位机控制程序的大小。

(2) 视频显示：视频信号的处理及图像显示控制是通过对视频卡的二次开发实现的。FlyVideo视频卡提供了OCX标准控件Capwnd与应用系统进行集成。该控件的16 个主要方法和7 个属性由MFC42.DLL 和MSVCRT.DLL两个动态连接库支持，借助这两个动态连接库支持，系统开发了Overlay 和Peview 两种图像显示模式，以方便现场的不同要求。

(3) 稳压电源：大型卷板设备工作环境恶劣，尤其是电网电压极不稳定，很容易冲击数控系统，造成死机。其结果轻则产品作废，重则损坏设备，损失难以估量。为了防止数控系统因电源干扰而产生控制失误，系统专门配置了响应速度小于0.1ms 的在线不间断稳压电源。除此之外，系统还在软件设计上进行了必要的处理，为每个动作编制了滤波程序。

(4) 控制时钟：系统控制时钟主要是从保证系统正常运行的角度，周期扫描下位机I/O 口、视频信号状态，以及中断请求信息，实现上位机与下位机的实时通讯；获取运动坐标当前值；动态管理数据库；在线决策程序进程等。此模块由标准控件Timer 实现。为了提高可靠性，系统采用单时钟驱动时钟，扫描周期80ms。

3 结论

经过生产实践的检验，17000kNx3000mm上辊万能式卷板机数控系统的软件和硬件设计完全符合生产。在生产过程中，系统控制软件配合硬件顺利地进行数据输入、数据处理、信息输出以及对执行部件的控制，使数控卷板机按照设计要求，安全可靠地运行自动卷制工艺过程。

参考文献
[1] 李佳.大型卷板设备数控系统设计 [J].重型机，2001，6.
[2] 李志坚.并联机床开放式数控系统 [J].机械工程，2001(3).
[3] Solving some discrepancy problems in NC [J].Algorithmica，2001(3).