1.1軟件的總體結(jié)構(gòu)

　　CNC系統(tǒng)常常作為一個(gè)獨(dú)立的過程控制單元用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，因此它的系統(tǒng)軟件必須完成管理和控制兩大功能。CNC系統(tǒng)是由軟件和硬件組成的，硬件為軟件的運(yùn)行提供支持環(huán)境。由于硬件和軟件在邏輯上是等價(jià)的，由硬件完成的工作原則上也可以由軟件完成。因此軟件的結(jié)構(gòu)取決于軟件和硬件的分工，也取決于軟件本身的工作性質(zhì)。根據(jù)目前該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，下位機(jī)只負(fù)責(zé)位置伺服控制，因此上位機(jī)負(fù)責(zé)其余的管理工作和控制工作。

　　數(shù)控軟件的總體結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成六層，即輸入層，譯碼層，刀補(bǔ)層，協(xié)調(diào)層，監(jiān)控層，設(shè)備驅(qū)動(dòng)層。輸入層是數(shù)控程序。譯碼層將數(shù)控指令解釋成為數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)格式。刀補(bǔ)層進(jìn)行刀具補(bǔ)償。協(xié)調(diào)層將指令分解到數(shù)控系統(tǒng)的各個(gè)功能部件。如數(shù)控指令翻譯、輔助功能設(shè)備控制和運(yùn)動(dòng)控制。監(jiān)控層對(duì)于系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)和當(dāng)前指令的合法性進(jìn)行檢驗(yàn)。設(shè)備驅(qū)動(dòng)層直接實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)功能部件的控制。

　　在該數(shù)控系統(tǒng)的軟件中，采用了前后臺(tái)型的結(jié)構(gòu)形式，前臺(tái)程序即實(shí)時(shí)中斷程序完成全部的實(shí)時(shí)功能(包括協(xié)調(diào)層、監(jiān)控層、設(shè)備驅(qū)動(dòng)層)，主要是插補(bǔ)功能和系統(tǒng)診斷功能、I/O處理等。后臺(tái)程序的主要功能是插補(bǔ)前的準(zhǔn)備功能及調(diào)度管理(包括輸入層、譯碼層、刀補(bǔ)層)，具體地講，是數(shù)控程序輸入、譯碼、刀具補(bǔ)償、顯示及上述任務(wù)之間的調(diào)度管理功能。后臺(tái)程序是一個(gè)循環(huán)運(yùn)行程序，在運(yùn)行過程中，前臺(tái)程序(中斷服務(wù)程序)不斷插入，共同完成零件加工任務(wù)。而位置伺服的任務(wù)主要由下位機(jī)完成。

　　在譯碼層和刀補(bǔ)層中，我們采用多任務(wù)調(diào)度的方式協(xié)調(diào)系統(tǒng)的工作，進(jìn)行優(yōu)化后可以最充分地利用系統(tǒng)的資源。加工程序由上位機(jī)進(jìn)行譯碼、刀具補(bǔ)償、速度處理后，得到刀具中心的插補(bǔ)指令數(shù)據(jù)，上位機(jī)將這些插補(bǔ)指令數(shù)據(jù)和其它的指令數(shù)據(jù)以固定格式存放于一緩沖區(qū)中，每次中斷發(fā)生時(shí)，上位機(jī)根據(jù)這些指令數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，如果存在插補(bǔ)指令則實(shí)時(shí)計(jì)算出插補(bǔ)數(shù)據(jù)，并且送入下位機(jī)，下位機(jī)從緩沖區(qū)根據(jù)這些數(shù)據(jù)控制相應(yīng)軸的電機(jī)動(dòng)作。當(dāng)上位機(jī)中的一幀指令數(shù)據(jù)被讀完后，在插補(bǔ)間隙自動(dòng)計(jì)算出新的插補(bǔ)指令數(shù)據(jù)，填入緩沖區(qū)。

　　數(shù)控軟件總體結(jié)構(gòu)圖

　　在上位機(jī)的內(nèi)存中設(shè)置若干個(gè)插補(bǔ)緩沖區(qū)，用標(biāo)志字指示當(dāng)前數(shù)據(jù)塊的位置，引導(dǎo)下位機(jī)讀取當(dāng)前指令數(shù)據(jù)。當(dāng)下位機(jī)進(jìn)行控制時(shí)，上位機(jī)不斷進(jìn)行預(yù)插補(bǔ)計(jì)算，直至所有插補(bǔ)緩沖區(qū)填滿為止，當(dāng)接收到下位機(jī)的中斷信號(hào)后，上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的插補(bǔ)計(jì)算，并且將數(shù)據(jù)送到下位機(jī)。采用這樣方式能夠最充分地利用上位機(jī)CPU的時(shí)間，真正實(shí)現(xiàn)并行實(shí)時(shí)工作。

　　1.2軟件的具體實(shí)現(xiàn)方法

　　1.2.1軟件的運(yùn)行環(huán)境和開發(fā)環(huán)境

　　采用Microsoft Windows 3.1作為開發(fā)環(huán)境，采用Borland C++ 3.1作為編程語言。

　　1.2.2具體實(shí)現(xiàn)方法

　　啟動(dòng)畫面的修改

　　在Windows啟動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一幅帶有Microsoft標(biāo)志的啟動(dòng)畫面，但作為專用數(shù)控系統(tǒng)，我們希望能用自己的啟動(dòng)畫面代替該啟動(dòng)畫面，顯示具有數(shù)控系統(tǒng)標(biāo)志的啟動(dòng)畫面。