周毅

摘 要：科技的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在信號顯示方面也取得了技術(shù)性的突破，借助計算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)和LCD顯示屏，結(jié)構(gòu)主板及顯示卡等實現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床信號的智能化顯示控制，實現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床操控作業(yè)的人性化和智能化。因此文章主要就數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行探討，以期實現(xiàn)數(shù)控機(jī)床作業(yè)能力的優(yōu)化提升。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；信號顯示系統(tǒng)；設(shè)計控制

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）24-0076-02

Abstract： With the continuous development of science and technology， numerical control technology has also made a technical breakthrough in signal display. With the help of computer digital control technology， LCD display screen， structure motherboard and display card， the intelligent display and control of the signal of numerical control machine tool has been realized. The humanization and intelligentization of the operation of CNC machine tool are realized. Therefore， this paper mainly discusses the design and realization of the signal display system of CNC machine tools， in order to realize the optimization of CNC machine tool working ability.

Keywords： CNC machine tool； signal display system； design control

社會信息化建設(shè)進(jìn)程的加快，計算機(jī)制造和加工技術(shù)發(fā)展迅速，數(shù)控機(jī)床顯示系統(tǒng)也不斷優(yōu)化升級，其中最具前沿代表性的當(dāng)屬其信號顯示系統(tǒng)，而信號顯示系統(tǒng)設(shè)計與功能實現(xiàn)的分析則是數(shù)控機(jī)床技術(shù)改良升級必須關(guān)注的內(nèi)容。也近顯示器代替原有的數(shù)碼顯示器，變成芯片替代邏輯電路，減少插件，提升運作效率，讓數(shù)控機(jī)床顯示系統(tǒng)實用價值更高。

1 數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)的概述

當(dāng)前，數(shù)控機(jī)床人機(jī)對話主要通過數(shù)控系統(tǒng)顯示屏和信號指示燈，常見顯示屏大小在15英寸，這意味著數(shù)控機(jī)床的操作者必須近距離觀察才能獲取信心，但是受系統(tǒng)擴(kuò)展性的限制，其信息表達(dá)及呈現(xiàn)受限，加上現(xiàn)有信號指示燈內(nèi)容較為單一，主要通過閃爍進(jìn)行報警提示或者表明加工狀態(tài)。因此做好數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計就具有現(xiàn)實必要性，設(shè)計并成功植入多角度，多色彩的三維立體顯示裝置是關(guān)鍵，能擴(kuò)展數(shù)控機(jī)床操作人員的管理區(qū)域，也帶動屏幕顯示的清晰化，人性化，能做好各類報警故障的分批處理?；贚C的數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)設(shè)計本文研究對象是由64個LED組成的三維立體顯示點陣組成的光立方體的作為顯示控制系統(tǒng)主件的數(shù)控機(jī)床。該顯示系統(tǒng)原理是通過數(shù)控系統(tǒng)中的PMC模塊的I/O接口和ATmega1280芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其中芯片控制行和列，驅(qū)動器向LED點陣發(fā)布信號，信號以圖案形式傳達(dá)信息。

2 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)構(gòu)成分析

數(shù)控機(jī)床由四大部分構(gòu)成，分別為數(shù)控機(jī)床主機(jī)、CNC、驅(qū)動裝置和輔助裝置。其中占主體地位的是主機(jī)，主要負(fù)責(zé)處理各種切削任務(wù)?；诓煌慵庸ば枰熊嚧?、鉆床、鏜床、磨床、重型機(jī)床等分類。而起核心作用的是CNC，主要是零件程序的管控，在接收到信號后，有效存儲，進(jìn)行數(shù)據(jù)的變換及插補(bǔ)運算，確保數(shù)控機(jī)床功能的有效發(fā)揮。驅(qū)動裝置則是負(fù)責(zé)機(jī)器驅(qū)動的，多數(shù)情況下，數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動運行需要驅(qū)動裝置響應(yīng)速度快，反應(yīng)靈敏，只有這樣的驅(qū)動設(shè)置才能確保數(shù)字指令信號的有效跟蹤。數(shù)控機(jī)床的輔助裝置，其也是數(shù)控機(jī)床功能有效發(fā)揮必不可少的構(gòu)成部分。數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)不同規(guī)格層次，其對應(yīng)的顯示能力不同。低檔數(shù)控一般只有簡單的數(shù)碼管顯示或簡單的CRT、LCD基本信息顯示。而中檔數(shù)控則具有較齊全的CRT、LCD信息顯示，不僅有字符，而且有圖形，人機(jī)對話，自診斷等功能。高檔數(shù)控還可以有三維圖形顯示。

3 數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)驅(qū)動控制電路設(shè)計

數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)中的驅(qū)動電路設(shè)計是較為基礎(chǔ)的部分，當(dāng)前的驅(qū)動電路有豎面驅(qū)動和層面驅(qū)動兩種。數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)中的LED立體顯示是4層點陣屏構(gòu)成，一層對應(yīng)一個獨立的驅(qū)動控制，四層的LED陰極相互連接構(gòu)成共陰極面，然后將LED的豎面的共陽極連接到相應(yīng)的豎面驅(qū)動對應(yīng)的引腳上，而芯片負(fù)責(zé)將內(nèi)置程序輸出信號到點陣驅(qū)動上，最終輸出到LED的指示燈上。完成整個數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)中的電路驅(qū)動控制。

3.2 數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)PMC控制程序設(shè)計

對于數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)來說，PMC的控制程序設(shè)計是相當(dāng)重要的部分。因為數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)對應(yīng)的LED立體顯示點陣共有64個輸出信號，基于經(jīng)濟(jì)適用的原則，我們將其按照紅和藍(lán)分類，所有信號被分配成為8個字節(jié)，一個字節(jié)對應(yīng)有8個輸出信號，而數(shù)控機(jī)床信號顯示修通中的PMC控制程序則是通過格林碼和二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換程序?qū)崿F(xiàn)信號輸出，在具體的信號轉(zhuǎn)換中呈現(xiàn)梯形圖分布。

3.3 數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)功能控制指令

通過梯形圖將數(shù)控系統(tǒng)二進(jìn)制信號傳送給數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)的PMC寄存器，然后在PMC邏輯運算輔助下實現(xiàn)其到格林碼的轉(zhuǎn)換，從而將格林碼通過ATmega1280輸出給立體點陣LED，數(shù)控機(jī)床操作者可以通過對宏變量編程實現(xiàn)對應(yīng)信號控制的目的，以一個沒有被定義的M碼作為斷點定位的指令代碼，以M20為例，其對應(yīng)的指令格式就是M20EQ，在參數(shù)6071中設(shè)定數(shù)值為20，指令M20中的參數(shù)就按照系統(tǒng)格式進(jìn)行規(guī)范設(shè)定。其中自變量地址為E，宏變量是#8，自變量II地址是Q，宏變量地址是#17。如果加工中斷，顯示信號輸出通過參數(shù)賦值實現(xiàn)。

3.4 數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)的程序設(shè)計

數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)程序設(shè)計的目的是做好界面內(nèi)容的科學(xué)讀取與反映?；诮缑鎸嶋H設(shè)計情況，對應(yīng)位置輸入動態(tài)字符，合成界面最終體現(xiàn)在顯示屏上，并做好突出展示。數(shù)控機(jī)床顯示子程序輸入?yún)?shù)是界面序號及動態(tài)數(shù)據(jù)的地址指導(dǎo)，基本的程序工作情況都是子程序通過參數(shù)傳遞與分析來反饋的，對應(yīng)參數(shù)傳到既定顯示界面，顯示界面基于編號做好字符代碼的刷新，將參數(shù)放置到需要顯示的界面編號中，其中有一個字碼緩沖的時期，在緩沖完成后讀取界面存放的起始地址，從首地址開始讀取界面，然后判斷其是否是特殊字符，如果是特殊字符，用緩沖區(qū)內(nèi)相應(yīng)的字符替換處理，或者其他有效處理。如果不是特殊字符，默認(rèn)其為固定在界面中的字符，不需要緩沖區(qū)字符替換，根據(jù)代碼直接在顯示器中顯示。界面顯示完成后會自動退出顯示子程序，回到主程序。

其次要做好界面顯示的流程圖及子程序設(shè)置安排。數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)，顯示程序發(fā)揮重要作用。顯示程序是數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)程序的重要構(gòu)成，在編制顯示程序時，要想確保其顯示功能的正常發(fā)揮，我們需要考慮多方面的要素。從人機(jī)友好對話到直觀呈現(xiàn)，從加工效率到運行平穩(wěn)性等，都要在顯示程序編制中有所關(guān)注與解決。

最后是鍵盤子程序及流程圖的設(shè)計優(yōu)化。數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)對鍵盤的掃描是基于程序控制的方式，其中負(fù)責(zé)掃描狀態(tài)的是進(jìn)入鍵，可以反復(fù)掃描鍵盤，等待用戶從鍵盤上輸入命令或者相應(yīng)參數(shù)，在執(zhí)行鍵入命令或者進(jìn)行鍵入數(shù)據(jù)處理時，數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)不再響應(yīng)鍵入命令，因為鍵盤有鍵按下去后需要執(zhí)行對應(yīng)指令和程序，因此在數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)鍵盤子程序的編程中必須選用標(biāo)志位，讓程序運作更流程，更便于后期的維護(hù)。

4 數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)的故障檢查

數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時，需要我們及時加強(qiáng)故障檢查，盡快解決故障問題。具體來說，數(shù)控機(jī)床信號顯示故障的有效排查有以下思路。

首先是外部檢查，主要是外部顯示組件的檢查，查看其是否存在變形的情況，屏幕破裂的情況。一旦發(fā)現(xiàn)損傷及時處理避免二次破壞。其次是做好主板指示器件指數(shù)的分析，查看有無明顯的變形及變色情況，確保部件無脫落，焊接穩(wěn)定。要查看電解電容是否存在漏液的情況，通過觸摸感知其工作溫度是否合適，及時查看插件和電纜接觸是否穩(wěn)定等。再次是檢查測量主板上12VDC是否正常，在無電壓的情況下要檢查插頭端相應(yīng)點的細(xì)節(jié)情況，及時排除接觸不良的情況。繼續(xù)檢查12V/5V、5V/3.3VDC/DC模塊的輸出。最后則是對各等級電壓正常與否情況的分析判斷。確定發(fā)生故障的部位是主板還是液晶屏幕等。及時查看逆變器的工作運行情況，做好逆變器電壓情況的分析。

5 數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)的未來發(fā)展

數(shù)控機(jī)床發(fā)展到今天，為機(jī)械制造注入活力，帶動機(jī)械制造行業(yè)的變革。數(shù)控機(jī)床加工柔性好，精度高，生產(chǎn)高質(zhì)高效。大大減輕了勞動者的負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)了勞動力的解放。而控制系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床平穩(wěn)運作的關(guān)鍵，隨著科技的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)也不斷優(yōu)化升級。著眼于數(shù)控機(jī)床的未來發(fā)展，其將更加智能化。自適應(yīng)控制可以及時準(zhǔn)確地調(diào)整工作狀態(tài)，確保數(shù)控機(jī)床切削過程中始終處于最佳工作狀態(tài)?？焖倩w上將采用32位及以上的微處理器，數(shù)控系統(tǒng)的輸入、翻譯及編碼輸出處理效率更高。多功能，數(shù)控系統(tǒng)具有監(jiān)控、檢測及補(bǔ)償功能。借助CRT，利用鍵盤可以實現(xiàn)程序的輸入、編輯、修改和刪除等功能?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)還具有硬件、軟件及故障自診斷功能。正是基于數(shù)控機(jī)床技術(shù)的升級改良，數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)也將實現(xiàn)高速化、多功能化及智能化的發(fā)展。而我們也必須加大對數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)的研究與關(guān)注，以科研創(chuàng)新帶動技術(shù)的變革，生產(chǎn)力的變革。

6 結(jié)束語

隨著科技的進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)不斷改良，數(shù)控機(jī)床改良技術(shù)研究的關(guān)鍵在于控制系統(tǒng)，而信號顯示系統(tǒng)作為數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)中的重要構(gòu)成，在數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)的優(yōu)化研究中，我們必須做好參數(shù)的設(shè)置，程序設(shè)定的優(yōu)化，顯示界面的人性化處理等，讓數(shù)控機(jī)床信號顯示系統(tǒng)真正做好信息的傳輸，信號的傳遞，故障的提示等，讓數(shù)控機(jī)床運作更平穩(wěn)，數(shù)控機(jī)床操作與使用更契合人的需求，操作更便捷高效。只有做好數(shù)控機(jī)床各方面控制系統(tǒng)的優(yōu)化研究，才能帶動機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝麗娜.教學(xué)中對數(shù)控機(jī)床顯示系統(tǒng)改進(jìn)研究的課題分析[J].現(xiàn)代職業(yè)教育，2017（18）：105.

[2]鄭博.一種數(shù)控機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].鄭州大學(xué)，2017.

[3]周振.基于指令域的數(shù)控機(jī)床健康狀態(tài)監(jiān)測[D].華中科技大學(xué)，2016.

[4]魏領(lǐng)會.數(shù)控機(jī)床可用性耦合建模及影響度分析[D].吉林大學(xué)，2011.