基於現場總線的數控系統結構

　　傳統數控系統大多是采用專用體系結構，系統功能固定、人機界面CNC銑床加工不靈活、軟硬件開放性差，並且采取集中式控制方式，不台中CNC加工利於與其他網絡設備進行互連。基於現場總線的開放式數控系統可以與現場的設備相連形成一個控制系統網絡，實現分布式的控制。采用現場總線的數控系統還能根據機床廠家和最終用戶的需求，對其軟硬件功能進行剪裁和重新構造，因此它能夠滿足高檔數控系統的需要。

　　本文設計的加工中心用六軸數控系統，由CNC控制器、顯示與數據操作終端、內裝式PMC、遠程操作面板等幾部分組成，CNC搪床加工總體結構如圖1所示。CNC控制器包括嵌入式工控主板和運動控制模板，嵌入式工控主板負責數控系統的人機界面、數據文件管理和加工代碼預處理等功能。運動控制模板采用DSP+FPGA的硬件結構，負責數控系統的大多數實時控制任務，包括代碼譯碼、多軸插補運算、速度控制、模式管理等；同時，CNC控制器作為數控系統的主節點負責控制系統網絡初始化、協調控制節點數據交換以及控制命令發送等功能。數控系統的其他分布式控制節點還包括內裝式PMC、遠程操作面板等，內裝式PMC負責輸入輸出信號的邏輯控制，實現I/O數據掃描、PMC邏輯運算功能，遠程操作面板利用數字接口，把機床操作面板的主控制信號送給CNC控制器。這種結構結合了嵌入式工控主板的開放性和DSP的高台中機械加工速處理能力，具有開發性高、運算速度塊、可靠性高等特點。

　　CAN協議是建立在國際標准組織開放系統互連模型之上，其協議簡單，最高通信速率可達1Mbit/s，直接傳輸距離高達10km，龍門加工采取多主工作方式，高抗電磁干擾性、糾錯能力強；同時，CAN接口安裝方便，成本低。因此，本論文選用CAN總線作為PMC與CNC控制器之間的數據通信方式。圖2為內裝式PMC板的原理結構圖，它的基本I/O點數是64/64點，可擴展到128/128點。PMC板使用了TI的TMS320F2812數字處理器，該DSP內集成了CAN控制器。

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