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浅析数控切割机控制系统功能及界面的设计

一台数控切割机的操作，很大程度上是基于对控制系统的评价之上，诸如工艺设计、绘图处理、参数设置、现场操作、使用维护等都需要通过数控切割机的控制系统交互实现。从事数控切割机产品研发及销售多年的东莞震磊利机电，因业务发展需要接触到众多的国内外数控切割机控制系统品牌，就我们的观点来看，评价一台数控切割机控制系统好坏可以从如下几个方面来分析：

一、界面设计

该控制软件的界面分成三个区域：图形仿真跟踪区、状态显示区以及操作说明区。图形仿真跟踪区用于显示数控加工文件所指定零件的图样，并在切割过程中跟踪割炬的运动轨迹；状态显示区显示切割机目前的状态参数，如切割速度、割炬当前坐标等；操作说明区简要介绍各种功能所对应的热键，如暂停、返回、加减速及点动等功能的热键。热键的功能与操作面板上按钮的功能相同。

二、系统初始化及切割等待

由于运动控制卡上的8255并行口和8254计数器均属于可编程序芯片，因此，在它们工作前必须对它们进行初始化，按照工作方式确定它们的控制字。在初始化以后，系统便处于切割等待状态，此时可以调整机床的位置、检验自动点火装置以及通气用的电磁阀是否工作正常。

三、程序检验及图形仿真

当数控加工程序指定以后，首先要检验输入的数据文件是否符合规定的要求，一旦发现指定的文件中有非法的指令，则退出控制程序，并提示编程人员哪一行出现哪一种类型的错误，编程人员修改好数控加工程序以后，可继续进入控制程序。如果数控加工程序正确，系统便将读入的数控加工程序经过处理在图形仿真区中画出零件图形，无论零件有多大或多小，系统都能自动按比例缩放。

四、数控加工程序处理

为了节省计算机在插补过程中的运算时间，在正式插补前对数控加工程序作一些预处理是十分必要的，预处理主要包括长直线段的预处理和圆弧的预处理。由于运动控制卡一次计数的范围有限，因此当长直线段超出计数器的计数范围时，须将长直线段分解成若干段小直线段，防止计数值溢出。又由于运动控制卡不能直接用来对圆弧进行插补，因此必须在误差允许的范围内将圆弧分解成小直线段，在相同误差范围内，该方法对圆弧的分解是最为有效的。从实际出发，我们选择最大的误差为1BLU，即EH=ER=1BLU，则在计算出小直线段对应的圆弧夹角α后，便可通过几何关系计算出从圆弧起点到终点各小直线段的节点坐标。

五、插补控制及轨迹的动态跟踪

在插补过程中，计算机一方面根据数控加工程序中的数值以及各轴的脉冲当量计算出X轴、Y轴的脉冲数；另一方面根据指定的切割速度，计算出各轴的分频系数。并在上一条指令执行结束时，将计算出的脉冲数和分频系数送到对应8254计数器的对应通道。另外，计算机通过不停地读回8254计数器的计数值，得到剩余的脉冲数，经过数据处理得到割炬当前的屏幕坐标，并用小箭头指示。因此从显示屏上，操作者可以清楚地看到当前的切割位置。

六、按原轨迹返回功能的实现

在切割过程中，若发现有未割穿的情况，此时可以按下暂停键，暂时中断切割并自动关闭切割氧；再按下返回键，割炬便准确地按原轨迹返回；待割炬返回到未割穿点以后，再次按下暂停键并按启动键，切割机便自动打开切割氧，重新进行切割。在按下返回键时，计算机便从运动控制卡上的8254计数器中读回剩余的脉冲数，与原来的脉冲数进行比较，将差值送回8254计数器，并使方向信号反相，这样便使割炬按原轨迹返回。在该指令结束时，使系统指回上一条指令，从而实现线段之间的连续返回。在返回过程中，指示割炬位置的小箭头也按原轨迹返回。

七、系统管理

系统管理是用来在切割过程中对整个系统的管理，包括暂停、启动、退出、升降速的控制以及对限位信号的处理。