数控系统第七章 第四节.doc

第四节 数控系统采用的软件技术 一、软件开发方法 数控系统软件是一个很大的多任务实时软件，考虑到数控系统软件的复杂性，在软件设计时，应采用正确的软件开发方法，这样设计出的软件可靠性高且易于维护。按照软件工程的方法，数控系统软件的开发过程可大致划分为下述几个阶段： 1．任务的分析及说明：确定数控系统软件开发工程必须完成的总目标；分析任务的难度、工作量、现有基础和环境，确定工程的可行性和实施方案，制定技术指标，签定合同。 2．软件需求分析：确定系统硬、软件要求，确定软件系统功能，确定用户界面形式。 3．总体设计：以比较抽象和概括的方式提出解决问题的办法，它通常由系统设计和结构设计两个主要阶段组成，前者确定系统的具体实现方案，确定软件开发环境；后者确定软件结构，即划分系统的组成模块，确定各组成模块功能及通信接口。 4．详细设计：按各组成模块的功能，确定每个模块的处理过程，即经过这个阶段的设计工作，应该得出对目标系统的精确描述，确定数据结构。 5．编程、单元测试与综合测试：用确定语言编程，从模块到整体依次进行调试、测试和连接。 6．运行及维护：通过各种必要的维护活动使系统持久地满足用户要求。 第一阶段和第二阶段又称为软件定义时期，它是后面各阶段任务完成的基础；第三、四、五阶段又称为软件开发时期，它具体设计和实现前一个时期定义的软件；通过最后一个阶段（或时期）可以使所设计的数控系统软件更加可靠，具有实用性和可扩展性。 二、人机交互处理技术 在数控系统中，人机交互处理技术主要用于进行用户界面的交互处理。即在用户的配合下，利用各种交互设备完成CNC系统的连接、各种工作模式的选择、调试、运行管理和维修。用户按需选择CNC系统的工作模式，进行相应数据和命令的输入；CNC系统则适时针对用户的操作进行信息的反馈，向用户提供系统运行状态，提供操作和学习帮助，当出现操作错误和系统故障时，产生错误和警告信息。 目前，在软件需求分析时，除了所确定的系统软件实时控制功能应符合用户的要求外，对用户界面的形式也应予以重视。因为，在现代数控系统的应用中，用户对用户界面的要求越来越高。在系统管理模块中，除了各数控实时功能外，人机交互界面的好坏也是影响数控系统性能的一个重要因素。 (一) 交互设备 数控系统中的交互设备主要有数控面板（由CRT显示器和MDI键盘所组成）、机床操作面板及手轮，一些数控系统还可使用鼠标。 数控面板上的键盘（MDI键盘）包括一般通用计算机键盘的大部分按键，包括字母、数字键、用于光标和屏幕控制的键和一些可自由定义功能的键。 数控机床的机床操作面板主要提供了一些与机床手动操作和监视有关的开关和指示灯，如：各种机床辅助设备的操作开关、手动操作时坐标轴及方向的选择控制按钮，自动运行和手动运行的进给速度倍率开关，主轴转速倍率开关，机床启、停控制开关等，还有各种状态显示指示灯。一般数控机床的机床操作面板上的按键和开关分可为下述几组： 第一组：操作方式的选择（手动、自动/单段等）、系统启动、系统复位（Reset）和急停等系统控制按键和开关。 第二组：刀具的夹紧/松开、工件的夹紧/松开、冷却液供给等由机床制造厂自由分配的按键和开关。 第三组：运动轴的选择（X、Y、Z等）、运动方向选择（正向、负向）等轴运动控制按键和开关。 第四组：影响进给速度和主轴转速的旋转开关或按键。包括进给速度越程开关（一般为可设置为程编量的0～150%）、主轴转速越程开关（一般为可设置为程编量的50～150%）和点动增量设定，还应包括进给轴和主轴的接通和切断按键。 数控面板和机床操作面板可以分别位于CNC装置上和机床上，也可以合在一起安置在CNC装置上。有些数控系统扩展了CRT/MDI数控面板的操作功能，使它包括了机床操作面板上某些开关类的功能，从而省去了机床操作面板上的相应开关。如SIMENS的数控系统中就有“集成控制操作面板”和“扩充了机床操作面板功能的数控系统面板”两种面板形式。 在现代数控系统中操作人员还可以通过电子手轮（又称手摇脉冲发生器MPG）手动控制机床工作台的移动。用户可以将电子手轮控制板拿在手中，在机床附近操作轴的运动，通过电子手轮的旋转角度和速度，实现运动轴的位移和移动速度的人工控制。 (二) 常见用户界面操作形式 在CNC系统中，CNC装置为用户提供的界面可分为程序控制界面、数据输入界面和交互输出三类。下面分别来介绍这三类用户界面。 1．程序控制界面 程序控制界面的作用是接收用户命令，完成对数控系统运行的控制。如：数控系统工作模式的切换控制等。它有命令语言、菜单、窗口和直接控制等形式。 采用命令语言形式时，用户在系统提示符下通过键入命令来控制和操纵CNC系统的运行。使用命令语言形式比较灵活，占用屏幕少，但命令语言难以学习和记忆，易出现输入错误，因此数控系统中很