數控系統在數控機床改造中的應用

付建巍（沈陽精新再制造有限公司，遼寧沈陽　110142）

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數控系統在數控機床改造中的應用

付建巍
（沈陽精新再制造有限公司，遼寧沈陽110142）

【摘 要】隨著時代的發展，科技的進步，舊機床的技術已經不能滿足時代發展的現狀了，數據處理和計算機的出現，給自動化技術帶來新的概念，用數字化信號對機床運動極其加工過程進行控制，推動了機床自動化的發展。所以數控系統在數控機床中的應用已是大勢所趨，數控設備如何更好的進行信息化改造，已經是很多企業所面對的難題，本文通過闡述，嵌入式數控系統在數控機床應用的優勢，以及嵌入式數控系統在數控機床改造中的實際應用。

【關鍵詞】數控系統數控機床嵌入式數控系統

近些年來，數控技術在高端制造業中得到了巨大的發展，數控技術是源于電子技術的發展，隨著自動化信息處理，數據處理和計算機的出現，給自動化技術帶來新的概念，用數字化信號對機床運動極其加工過程進行控制，推動了機床自動化的發展。隨著嵌入式數控系統技術在數控機床中的應用，在制造行業中，也取得了低成本，低消耗，高效率的特點，滿足了信息化時代的要求，目前在我國已經有很多的大型制造企業引入了數控設備，但是這當中很多的數控設備是不具有接入網絡功能的，這會給企業發展造成阻礙，限制了企業規模的擴大和技術的發展，所以企業如何更好的將數控系統融入到網絡化的制造中，怎樣才能將改造后的數控系統使其具有擴展性并增多相應的網絡功能，例如網絡視頻現場通信，傳送數控代碼等文件時的安全性，網絡遠程協助或是網絡在線診斷等，這些難題都是需要制造企業必須解決的。我國制造企業有些為了實現數控裝備的改造而在數控系統中引用微機或者是工控機來解決接入網絡的方案，這些方案或技術所運用的門檻高，工控機和微機成本高，需要運用很大的資金，并且對環境也有很大的要求，因為線路多易損壞，所以施工環境很大的限制了其發展和應用。

1　嵌入式系統

嵌入式系統的發明正好彌補了微機和工控機的缺點，嵌入式系統所采用ARM微型控制器控制整個系統，在大量運算處理方面嵌入式系統運用了DSP協助處理器，這很好的協調了ARM控制器不能大量運算的問題，單個的ARM微處理器或是DSP協助系統都很難滿足速度與制造的關系，所以ARM+DSP組合的方案可以很好的解決網絡音/視頻通信的編碼/解碼和數控程序仿真計算量大的問題。

2　嵌入式系統在數控機床改造中的運用

嵌入式系統的優點在于實現了操作人員與數控機床服務器可以進行可視化信息交流，這對以后的應用技術模塊的開發提供了便利，模塊的組成主要有遠程測控模塊，數控程序仿真模塊，音頻/視頻通信模塊，加密/解密程序模塊這四方面。其中遠程測控模塊，是實現通過網絡把數控系統運行的設備現狀和環境等大量數據實時的傳送到管理者的電腦，達到實時監控的要求。數控程序仿真模塊是用來完成從遠端傳送來的數控程序的仿真，這個模塊的作用是為了保證工作人員所編程的數控程序的正確性，對其應用性進行模擬仿真，以避免不必要的經濟損失。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，這樣可以為數控機床的工作人員迅速的與遠端管理者進行通訊提供方便，可以使遠端的管理者隨時的對數控機床工作狀況進行監控和傳達任務。加密/解密程序這一模塊對企業有著很大的意義，一些企業的戰略機密就是通過這個模塊傳達的，在傳送一些重要文件時需要對文件進行加密，待收件人收到對其解密后方可查看，這可以保證在傳送途中信息的外泄，保證企業的經濟安全。這四個模塊的開發可以更好的完善數控系統的網絡化管理，可以為企業在競爭激烈的社會中保持不敗的地位。

3　ARM微處理器和DSP協助處理器的特點

3.1ARM微處理器

ARM微處理芯片是三星公司生產的，其型號是ARM920T型，其主要特征是：內核電壓為2.0V，I/O電壓為3 3V；系統頻率高達2/ 16MHz；16KB的系統高速緩存；117位通用I/O口；兼容多媒體扣接口協義；10位ADC接口和彩色觸摸屏接口，作為一款三星公司結合很大財力物力所開發出的微處理器，其具有性能高，功率消耗低，成本低的兩低一高特點，這款微處理器被很多領域所應用，例如智能電話、機頂盒，手持游戲機、電子相冊、多媒體產品、視頻監控、智能控制儀表等。所以采用這款處理器作為嵌入式系統的中央處理器。

3.2DSP芯片

DSP芯片是Ti公司所開發的一款TMS320C6411型號的百萬級乘法累加器，其具有：其內核電壓為1.0V，功耗為250mW；能提供300MHz，每秒24億個指令（M風）和1200MMACS的性能；含IEEE 1149.1JTAG接口；允許C6411的CPU直接處理壓縮數據流，這款芯片可以提高指令執行效率，是編程，網絡化設備，多媒體監控選擇協助處理器的理想。

3.3接口設計

工作人員為了提高ASM微處理器與DSP處理器的協調性和數據傳送速度，在這兩個處理器中間加了雙向端口的RAM芯片，此系統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協調運算。在系統中還有兩片FIFO芯片此芯片含異步作用，可以很好的解決了異步時鐘讀寫數據的時序問題，還有儲存緩沖兩個異步時鐘之間傳送的數據，相比于傳統的數控系統，如果采用嵌入式串口接口，通過RS232轉換器與數控機床進行連接，可以很好的實現遠程服務器對于數控系統的事實操控和實時的信息傳輸。

4　操作系統的軟件選擇

在科技迅速發展的現在，對于操作系統也是多種多樣的，例如Works，WindowsCE等等很多嵌入式系統，但是這當中有一款操作系統軟件得到了巨大的發展那就是LINUX軟件，這款軟件具有免費開放源代碼；內核性能穩定、能強大；支持多任務，支持多種體系結構處理器，和多種芯片，可以更好的完善網絡通信功能，和比較強大的文件和圖形管理機能，具有跨平臺功能，個性化裁制等優點。

5　結語

本文針對如何連接車間數控設備構成網絡化制造系統，提出了基于ARM和DSP的嵌入式系統，用異步雙端13 RAM芯片解決了ARM和DSP之間的數據接口問題，對基于Linux嵌入式操作系統進行了裁制也列舉其中的優勢，并擬定了嵌入式系統的主要功能模塊.這種系統具有運算速度快、功能強大，價格適中、體積小、功耗低、操作方便的特點.對于需要對數控系統進行開放式網絡化改造的現代企業來說，它有利于知識共享，能促進企業改進工藝.提高質量。對設備使用和制造雙方而言都具有巨大的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

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