卷板機數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計

系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)采用了面向?qū)ο蟮姆椒ㄒ驗檫@種方法模擬了人類認知客觀世界的過程；具有封裝性，集成性，以及消息驅(qū)動等一系列特性，使得改造的系統(tǒng)模塊清晰、組裝維護方便，可擴充性可重組性強；面向?qū)ο竽Ｐ蛯⒏拍钅Ｐ?、邏輯模型和物理模型統(tǒng)一到一起，極大的降低了系統(tǒng)的理解難度。

采用PMAC可編程多軸控制器，因為它的開發(fā)界面非常友好。它提供的PWIN 編程工具完全在Windows 環(huán)境，運行編輯修改非常容易。

遵照面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設(shè)計與分析的主導(dǎo)思想，系統(tǒng)設(shè)計成若干個對象模塊的有機組合。宏觀上看系統(tǒng)分為系統(tǒng)層、應(yīng)用層和物理層三個層面，如圖4所示。主要解決IPC 與PMAC，F(xiàn)lyVideo繼承的一系列技術(shù)問題，因為PMAC 有自己的CPU 和RAM 還有EPROM; FlyVido 也有自己的RAM和相應(yīng)的運算器，而PMAC和FlyVideo都是以總線方式與IPC相連，IPC要將這些資源和自身資源集成到一起形成完整的控制系統(tǒng)，必須有有效的集成手段。應(yīng)用層是系統(tǒng)的主體部分，由若干個功能模塊組成。在系統(tǒng)層的支持下，各功能模塊獨立完成一部分任務(wù)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的所有控制目標。物理層是與物理空間相對應(yīng)的機制，由若干和存儲文件結(jié)構(gòu)對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，用來滿足人機交互和訪問數(shù)據(jù)庫的需求。

軟件設(shè)計過程中還必須實現(xiàn)下面這些技術(shù)要求：

(1) 上位機與下位機的實時通訊：上位機與下位機的實時通訊是利用DELTA TAU DATASYSTEM 公司提供的與PMAC相配套的PtalkDT類實現(xiàn)的。PtalkDT類通過添加ActiveX 的方式加以實例化，并由其中的GetResponse()方法完成雙向通訊。上位機與下位機通訊的速度取決于主計算機的主頻、PMAC CPU 的速度，以及系統(tǒng)程序和下位機控制程序的大小。

(2) 視頻顯示：視頻信號的處理及圖像顯示控制是通過對視頻卡的二次開發(fā)實現(xiàn)的。FlyVideo視頻卡提供了OCX標準控件Capwnd與應(yīng)用系統(tǒng)進行集成。該控件的16 個主要方法和7 個屬性由MFC42.DLL 和MSVCRT.DLL兩個動態(tài)連接庫支持，借助這兩個動態(tài)連接庫支持，系統(tǒng)開發(fā)了Overlay 和Peview 兩種圖像顯示模式，以方便現(xiàn)場的不同要求。

(3) 穩(wěn)壓電源：大型卷板設(shè)備工作環(huán)境惡劣，尤其是電網(wǎng)電壓極不穩(wěn)定，很容易沖擊數(shù)控系統(tǒng)，造成死機。其結(jié)果輕則產(chǎn)品作廢，重則損壞設(shè)備，損失難以估量。為了防止數(shù)控系統(tǒng)因電源干擾而產(chǎn)生控制失誤，系統(tǒng)專門配置了響應(yīng)速度小于0.1ms 的在線不間斷穩(wěn)壓電源。除此之外，系統(tǒng)還在軟件設(shè)計上進行了必要的處理，為每個動作編制了濾波程序。

(4) 控制時鐘：系統(tǒng)控制時鐘主要是從保證系統(tǒng)正常運行的角度，周期掃描下位機I/O 口、視頻信號狀態(tài)，以及中斷請求信息，實現(xiàn)上位機與下位機的實時通訊；獲取運動坐標當前值；動態(tài)管理數(shù)據(jù)庫；在線決策程序進程等。此模塊由標準控件Timer 實現(xiàn)。為了提高可靠性，系統(tǒng)采用單時鐘驅(qū)動時鐘，掃描周期80ms。

3 結(jié)論

經(jīng)過生產(chǎn)實踐的檢驗，17000kNx3000mm上輥萬能式卷板機數(shù)控系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計完全符合生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中，系統(tǒng)控制軟件配合硬件順利地進行數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、信息輸出以及對執(zhí)行部件的控制，使數(shù)控卷板機按照設(shè)計要求，安全可靠地運行自動卷制工藝過程。

參考文獻
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