數控切割機控制系統功能及界面設計分析

 　　一台數控切割機的操作，很大程度上是基於對控制系統的評價之上，諸如工藝設計、繪圖處理、參數設置、現場操作、使用維護等都需要通自動焊接過數控切割機的控制系統交互實現。從事數控切割機產品研發及銷售多年的東莞震磊利機電，因業務發展需要接觸到眾多的國內外數控切割機控制系統品牌，就我們的觀點來看，評價一台數控切割機控制系統好壞可以從如下幾個方面來分析：
　　一、界面設計
　　該控制軟件的界面分成三個區域：圖形仿真跟蹤區、狀態顯示區以及操作說明區。圖形仿真跟蹤區用於顯示數控加工文件所指定零件的圖樣，並在切割過程中跟蹤割炬的運動軌跡;狀態顯示區顯示切割機目前的狀態參數，如切割速度、割炬當前坐標等;操作說明區簡要介紹各種功能所對應的熱鍵，如暫停、返回、加減速及點動等功能的熱鍵。熱鍵的功能與操作面板上按鈕的功能相同。
　　二、系統初始化及切割等待
　　由於運動控制卡上的8255並行口和8254計數器均屬於可編程序芯片，因此，在它們工作前必須對它們進行初始化，按照工作方式確定它們的控制字。在初始化以後，系統便處於切割等待狀態，此時可以調整機床的位置、檢驗自動點火裝置以及通氣用的電磁閥是否工作正常。
　　三、程序檢驗及圖形仿真
　　當數控加工程序指定以後，首先要檢驗輸入的數據文件是否符電離子切割機合規定的要求，一旦發現指定的文件中有非法的指令，則退出控制程序，並提示編程人員哪一行出現哪一種類型的錯誤，編程人員修改好數控加工程序以後，可繼續進入控制程序。如果數控加工程序正確，系統便將讀入的數控加工程序經過處理在圖形仿真區中畫出零件圖形，無論零件有多大或多小，系統都能自動按比例縮放。
　　四、數控加工程序處理
　　為了節省計算機在插補過程中的運算時間，在正式插補前對數控加工程序作一些預處理是十分必要的，預處理主要包括長直線段的預處理和圓弧的預處理。由於運動控制卡一次計數的范圍有限，因此當長直線段超出計數器的計數范圍時，須將長直線段雷射追蹤分解成若幹段小直線段，防止計數值溢出。又由於運動控制卡不能直接用來對圓弧進行插補，因此必須在誤差允許的范圍內將圓弧分解成小直線段，在相同誤差范圍內，該方法對圓弧的分解是最為有效的。從實際出發，我們選擇最大的誤差為1BLU，即EH=ER=1BLU，則在計算出小直線段對應的圓弧夾角α後，便可通過幾何關系計算出從圓弧起點到終點各小直線段的節點坐標。
　　五、插補控制及軌跡的動態跟蹤
　　在插補過程中，計算機一方面根據數控加工程序中的數值以及各軸的脈沖當量計算出X軸、Y軸的脈沖數;另一方面根據指定的切割速度，計算出各軸的分頻系數。並在上一條指令執行結焊接設備束時，將計算出的脈沖數和分頻系數送到對應8254計數器的對應通道。另外，計算機通過不停地讀回8254計數器的計數值，得到剩餘的脈沖數，經過數據處理得到割炬當前的屏幕坐標，並用小箭頭指示。因此從顯示屏上，操作者可以清楚地看到當前的切割位置。
　　六、按原軌跡返回功能的實現
　　在切割過程中，若發現有未割穿的情況，此時可以按下暫停鍵，暫時中斷切割並自動關閉切割氧;再按下返回鍵，割炬便准確地按原軌跡返回;待割炬返回到未割穿點以後，再次按下暫停鍵並按啟動鍵，切割機便自動打開切割氧，重新進行切割。在按下返回鍵時，計算機便從運動控制卡上的8254計數器中讀回剩餘的脈沖數，與原來的脈沖數進行比較，將差值送回8254計數器，並使方向信號反相，這樣便使割炬按原軌跡返回。在該指令結束時，使系統指回上一條指令，從而實現線段之間的連續返回。在返回過程中，指示割炬位置的小箭頭也按原軌跡返回。
　　七、系統管理

　　系統管理是用來在切割過程中對整個系統的管理，包括暫停、啟動、退出、升降速的控制以及對限位信號的處理。