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數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床改造中的應(yīng)用

付建巍
（沈陽精新再制造有限公司，遼寧沈陽110142）

【摘 要】隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，舊機(jī)床的技術(shù)已經(jīng)不能滿足時(shí)代發(fā)展的現(xiàn)狀了，數(shù)據(jù)處理和計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，給自動(dòng)化技術(shù)帶來新的概念，用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)極其加工過程進(jìn)行控制，推動(dòng)了機(jī)床自動(dòng)化的發(fā)展。所以數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用已是大勢(shì)所趨，數(shù)控設(shè)備如何更好的進(jìn)行信息化改造，已經(jīng)是很多企業(yè)所面對(duì)的難題，本文通過闡述，嵌入式數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，以及嵌入式數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床改造中的實(shí)際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床嵌入式數(shù)控系統(tǒng)

近些年來，數(shù)控技術(shù)在高端制造業(yè)中得到了巨大的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)是源于電子技術(shù)的發(fā)展，隨著自動(dòng)化信息處理，數(shù)據(jù)處理和計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，給自動(dòng)化技術(shù)帶來新的概念，用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)極其加工過程進(jìn)行控制，推動(dòng)了機(jī)床自動(dòng)化的發(fā)展。隨著嵌入式數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用，在制造行業(yè)中，也取得了低成本，低消耗，高效率的特點(diǎn)，滿足了信息化時(shí)代的要求，目前在我國已經(jīng)有很多的大型制造企業(yè)引入了數(shù)控設(shè)備，但是這當(dāng)中很多的數(shù)控設(shè)備是不具有接入網(wǎng)絡(luò)功能的，這會(huì)給企業(yè)發(fā)展造成阻礙，限制了企業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)的發(fā)展，所以企業(yè)如何更好的將數(shù)控系統(tǒng)融入到網(wǎng)絡(luò)化的制造中，怎樣才能將改造后的數(shù)控系統(tǒng)使其具有擴(kuò)展性并增多相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)功能，例如網(wǎng)絡(luò)視頻現(xiàn)場通信，傳送數(shù)控代碼等文件時(shí)的安全性，網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程協(xié)助或是網(wǎng)絡(luò)在線診斷等，這些難題都是需要制造企業(yè)必須解決的。我國制造企業(yè)有些為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝備的改造而在數(shù)控系統(tǒng)中引用微機(jī)或者是工控機(jī)來解決接入網(wǎng)絡(luò)的方案，這些方案或技術(shù)所運(yùn)用的門檻高，工控機(jī)和微機(jī)成本高，需要運(yùn)用很大的資金，并且對(duì)環(huán)境也有很大的要求，因?yàn)榫€路多易損壞，所以施工環(huán)境很大的限制了其發(fā)展和應(yīng)用。

1　嵌入式系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)的發(fā)明正好彌補(bǔ)了微機(jī)和工控機(jī)的缺點(diǎn)，嵌入式系統(tǒng)所采用ARM微型控制器控制整個(gè)系統(tǒng)，在大量運(yùn)算處理方面嵌入式系統(tǒng)運(yùn)用了DSP協(xié)助處理器，這很好的協(xié)調(diào)了ARM控制器不能大量運(yùn)算的問題，單個(gè)的ARM微處理器或是DSP協(xié)助系統(tǒng)都很難滿足速度與制造的關(guān)系，所以ARM+DSP組合的方案可以很好的解決網(wǎng)絡(luò)音/視頻通信的編碼/解碼和數(shù)控程序仿真計(jì)算量大的問題。

2　嵌入式系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床改造中的運(yùn)用

嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了操作人員與數(shù)控機(jī)床服務(wù)器可以進(jìn)行可視化信息交流，這對(duì)以后的應(yīng)用技術(shù)模塊的開發(fā)提供了便利，模塊的組成主要有遠(yuǎn)程測(cè)控模塊，數(shù)控程序仿真模塊，音頻/視頻通信模塊，加密/解密程序模塊這四方面。其中遠(yuǎn)程測(cè)控模塊，是實(shí)現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行的設(shè)備現(xiàn)狀和環(huán)境等大量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳送到管理者的電腦，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求。數(shù)控程序仿真模塊是用來完成從遠(yuǎn)端傳送來的數(shù)控程序的仿真，這個(gè)模塊的作用是為了保證工作人員所編程的數(shù)控程序的正確性，對(duì)其應(yīng)用性進(jìn)行模擬仿真，以避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。音頻/視頻通信模塊可以完成音頻與視頻通信編碼與解碼的任務(wù)，這樣可以為數(shù)控機(jī)床的工作人員迅速的與遠(yuǎn)端管理者進(jìn)行通訊提供方便，可以使遠(yuǎn)端的管理者隨時(shí)的對(duì)數(shù)控機(jī)床工作狀況進(jìn)行監(jiān)控和傳達(dá)任務(wù)。加密/解密程序這一模塊對(duì)企業(yè)有著很大的意義，一些企業(yè)的戰(zhàn)略機(jī)密就是通過這個(gè)模塊傳達(dá)的，在傳送一些重要文件時(shí)需要對(duì)文件進(jìn)行加密，待收件人收到對(duì)其解密后方可查看，這可以保證在傳送途中信息的外泄，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)安全。這四個(gè)模塊的開發(fā)可以更好的完善數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理，可以為企業(yè)在競爭激烈的社會(huì)中保持不敗的地位。

3　ARM微處理器和DSP協(xié)助處理器的特點(diǎn)

3.1ARM微處理器

ARM微處理芯片是三星公司生產(chǎn)的，其型號(hào)是ARM920T型，其主要特征是：內(nèi)核電壓為2.0V，I/O電壓為3 3V；系統(tǒng)頻率高達(dá)2/ 16MHz；16KB的系統(tǒng)高速緩存；117位通用I/O口；兼容多媒體扣接口協(xié)義；10位ADC接口和彩色觸摸屏接口，作為一款三星公司結(jié)合很大財(cái)力物力所開發(fā)出的微處理器，其具有性能高，功率消耗低，成本低的兩低一高特點(diǎn)，這款微處理器被很多領(lǐng)域所應(yīng)用，例如智能電話、機(jī)頂盒，手持游戲機(jī)、電子相冊(cè)、多媒體產(chǎn)品、視頻監(jiān)控、智能控制儀表等。所以采用這款處理器作為嵌入式系統(tǒng)的中央處理器。

3.2DSP芯片

DSP芯片是Ti公司所開發(fā)的一款TMS320C6411型號(hào)的百萬級(jí)乘法累加器，其具有：其內(nèi)核電壓為1.0V，功耗為250mW；能提供300MHz，每秒24億個(gè)指令（M風(fēng)）和1200MMACS的性能；含IEEE 1149.1JTAG接口；允許C6411的CPU直接處理壓縮數(shù)據(jù)流，這款芯片可以提高指令執(zhí)行效率，是編程，網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備，多媒體監(jiān)控選擇協(xié)助處理器的理想。

3.3接口設(shè)計(jì)

工作人員為了提高ASM微處理器與DSP處理器的協(xié)調(diào)性和數(shù)據(jù)傳送速度，在這兩個(gè)處理器中間加了雙向端口的RAM芯片，此系統(tǒng)的組成共有兩片這樣的芯片，一片供ASM處理器輸出，一片供DSP協(xié)調(diào)運(yùn)算。在系統(tǒng)中還有兩片F(xiàn)IFO芯片此芯片含異步作用，可以很好的解決了異步時(shí)鐘讀寫數(shù)據(jù)的時(shí)序問題，還有儲(chǔ)存緩沖兩個(gè)異步時(shí)鐘之間傳送的數(shù)據(jù)，相比于傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)，如果采用嵌入式串口接口，通過RS232轉(zhuǎn)換器與數(shù)控機(jī)床進(jìn)行連接，可以很好的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程服務(wù)器對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)的事實(shí)操控和實(shí)時(shí)的信息傳輸。

4　操作系統(tǒng)的軟件選擇

在科技迅速發(fā)展的現(xiàn)在，對(duì)于操作系統(tǒng)也是多種多樣的，例如Works，WindowsCE等等很多嵌入式系統(tǒng)，但是這當(dāng)中有一款操作系統(tǒng)軟件得到了巨大的發(fā)展那就是LINUX軟件，這款軟件具有免費(fèi)開放源代碼；內(nèi)核性能穩(wěn)定、能強(qiáng)大；支持多任務(wù)，支持多種體系結(jié)構(gòu)處理器，和多種芯片，可以更好的完善網(wǎng)絡(luò)通信功能，和比較強(qiáng)大的文件和圖形管理機(jī)能，具有跨平臺(tái)功能，個(gè)性化裁制等優(yōu)點(diǎn)。

5　結(jié)語

本文針對(duì)如何連接車間數(shù)控設(shè)備構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化制造系統(tǒng)，提出了基于ARM和DSP的嵌入式系統(tǒng)，用異步雙端13 RAM芯片解決了ARM和DSP之間的數(shù)據(jù)接口問題，對(duì)基于Linux嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行了裁制也列舉其中的優(yōu)勢(shì)，并擬定了嵌入式系統(tǒng)的主要功能模塊.這種系統(tǒng)具有運(yùn)算速度快、功能強(qiáng)大，價(jià)格適中、體積小、功耗低、操作方便的特點(diǎn).對(duì)于需要對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行開放式網(wǎng)絡(luò)化改造的現(xiàn)代企業(yè)來說，它有利于知識(shí)共享，能促進(jìn)企業(yè)改進(jìn)工藝.提高質(zhì)量。對(duì)設(shè)備使用和制造雙方而言都具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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