摘要
开放式体系结构的CNC系统具有灵活的软硬件结构，可以方便地进行软硬件的更新换代，也是适应FMS、CIMS环境的机床控制器的最理想的结构，代表了数控技术的发展方向。
本文在对CNC系统进行面向对象分析的基础上，建立了以PC机作为上位机，DSP运动控制器作为下位机的主从式数控车床系统。在硬件设计上，应用市售MCT8000F4运动控制卡和日本信浓交流伺服系统，充分利用PC机的固有硬件资源，建立了PC-DSP主从式数控车床伺服系统的硬件环境。在软件设计上，利用windows平台，以C++builder为开发工具，采用模块化结构设计，以实现软件的DIY。也体现了数控系统开放性的基本思想。在对CNC系统整体结构设计的基础上，本文完成了上下位机通信用数据结构的开发，利用MCT8000F4运动控制器自带的DLL动态链接库编写了车床数控指令的解释模块。并且运用WINDOWS编程技术完成了人机交互界面的开发。同时，利用运动控制器自带的C语言编辑器开发了应用于下位机DSP系统中螺纹加工的程序，具有一定的实用价值。
本文运用位置控制的方法实现数控系统，在理论和实践的基础上，建立了开放式数控车床系统。是将PC的灵活性与DSP运算的高速性进行系统集成，是未来开放式数控系统的发展方向。
Having flexible software and hardware, The CNC (Computer Numerical Control) system of Open Architecture is convenient to renewed and therefore suitable for FMS and CIMS circumstance, which represents for the orientation of CNC technology.
Based on the object-orient analysis of CNC system, the paper proposes a design idea of master-slave CNC system, which builds with PC as upper chip and motion controller with DSP as lower chip. On the design of hardware, which use MCT8000F4 motion controller purchased by market and Japanese SINANO AC servo system. The environment of PC-DSP master-slave CNC system is set up with the best use of the hardware resource of a PC computer itself .On the design of software, in the windows environment, this paper realizes the DIY of software in the design method of modularization structure by the development tool of C++ Builder, which materializes the basic idea of open system structure. Based on the structure design of CNC system, first, the paper develops the structure for communication between upper chip and lower chip and program the explanation module of CNCS by MCT8000F4 motion control board's dynamic link library, finishes the human-computer interface with the technology of windows programming. Meanwhile, devel
oped the software method of the screw machining used in lower chip by itself C language compiler, which has much value in use.
It based on the theory and practice applying the methods of position control builds up the open numerically controlled lathe system. It integrates the agility of PC and the high speed of calculation of the DSP, which is the direction of the future development of open CNCS.
引文
[1] 张雄伟，曹铁勇．DSP芯片的原理与开发应用(第2版)．北京：电子工业出版社．2000．
[2] 章云，谢莉萍，熊红艳．DSP控制器及其应用．北京：机械工业出版社．2001．
[3] 胡俊，吴祖育，蔡建国．主从式数控系统中的数据通讯．机床与液压．2000，(1)：32-34．
[4] www.motionct.com，深圳摩信科技有限公司网上技术资料．
[5] 张明亮，解旭辉等．开放型数控技术的发展．机电工程．1999，(4)：79-81
[6] www.skync.com.cn，南京四开电子有限公司网上技术资料．
[7] 杨建东等．一种高速PC—DSP控制系统．小型微型计算机系统．1997，18(4)：51—55．(国防预研及国防预研基金项目资助)．
[8] 王振华等．基于DSP和CAN总线的CNC多轴运动控制器．制造业自动化．2000，22(3)：10-13．(国家863计划CIMS领域资助项目)
[9] 田文超等．数控系统高性能DSP插补通讯模块的设计实现．制造业自动化．2000，22(6)：36-38
[10] Matsui, N. DSP-based intelligent motor/motion control. IEE Proceedings of the 1995 American Control Conference-ACC'95. 1995: 490-494.
[11] Kolek, K. etc, Real time simulation environment for control of highspeed unstable mechanical systems. IEE Proceeding of the Second International Symposium on Methods and Models in Automation and Robotics. 1995, 1(1): 413-418.
[12] Hager, G. J. Integrated motion and programmable logic control cut system cost. IEE Power Conversion&Intelligent Motion. 1996, 22(4): 42-46.
[13] Larsen, G/Cetinkunt, S. Low speed motion control experiments on a single point diamond turning machine using CMAC learning control
algorithm. IEE Transactions of the ASME. Journal of Dynamic System, Measurement and control. 1997: 775-781.
[14] Hart, S. H. etc. Implementation of a real-time adaptive controller for robotic manipulator using DSP's. IEE Proceedings of IFAC Workshor on Manufacturing Systems:Modeling, Management and Control (MIM'97). 1997: 303-308.
[15] Stylo, A. W. /Diana, G. A low cost, high performance PC based integrated real-time motion control development system. IEEE International Symposium on Industrial Electronics. Proceedings. ISIE'98. 1998, 1(1): 127-130.
[16] Brandstatter, W. A new aroach for a DSP-based steing motor control which eliminates vibrations and allows a common hardware platform for steing motors and PM brushless motors. IEE Proceeding of 41s International Conference for Power Conversion and Intelligent Motion-PCIM'99. 1999:125-130
[17] Moynihan, J. F. High accuracy speed and position calculation for industrial drives using the integrated ADMC401 DSP controller. IEE Proceedings of 41 International Conference for Power Conversion and Intelligent Motion-PClM'99. 1999: 279-284.
[18] Guk-Chan I-Ian. etc. A high speed machining algorithm for CNC machine tools. IEEE IECON' 99. Conference Proceedings. 25″ Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. 1999, 1 (3): 1493-1497.
[19] 彭韬，周学才．基于国产MCT8000运动控制卡的开放式结构机器人控制系统．制造业自动化．2001．(2)：65-66．
[20] TMS320C3X Users Guide. Texas Instruments. 1998: 12-20.
[21] 王念旭等．DSP基础与应用系统设计．北京：北京理工大学出版社．2001．
[22] 林君等．高速数字信号处理原理器件及应用．青岛：海洋出版社，1993．
[23] 深圳市摩信科技有限公司．MCT8000FX／8IOOFX／8200FX系列运动控制器软件使用手册．深圳：深圳市摩信科技有限公司．2002．
[24] TMS320C3X/4X Optimizing C Compiler Users Guide. Texas Instruments. 1998: 28-41.
[25] TMS320C3X/4X Assembly Language Tools Users Guide. Texas Instruments. 1998: 28-41.
[26] 廖效果，朱启述，数字控制机床．武汉：华中理工大学出版社．1999：78-95．
[27] 焦振兴．微机数控技术．北京：北京理工大学出版社．2000：315—442．
[28] 王润孝，秦现生．机床数控原理与系统(第2版)．西安：西北工业大学出版社．1997．
[29] 李诚人．机床计算机数控．西安：西北工业大学出版．1987
[30] 廖效果，刘又午．数控技术．湖北科学技术出版社．2000：27-154．
[31] 程金林，周学才．国产MCT8000运动控制器的轨迹规划系统．制造业自动化2001，(5)：55-57
[32] 赵松年，张奇鹏．机电一体化机械系统设计．北京：机械工业出版社．1996．
[33] 谢庆国，赵金，万淑云等基于DSP的全数字交流传动系统硬件平台设计 电气自动化2000，(3)：29-30
[34] 文方，姜孝华．多级电机同步驱动控制系统．电气传动．2000，(5)：14-17
[35] 朱国力，段正澄．MACRO协议及其在开放式数控系统中的应用．制造业自动化．2000：25-27．
[36] www.plextor.com.cn，日本信浓株式会社上海有限公司网上技术资料．
[37] 深圳市摩信科技有限公司．MCT8000FX／8100FX／8200FX系列运动控制器硬件使用手册．深圳：深圳市摩信科技有限公司．2002．
[38] 张载鸿．微型机PC系列接口控制程序．北京：清华大学出版社．1992
[39] 戴晓华，王文，王威等．开放式数控系统研究综述．组合机床与自动化加工技术．2000．(11)：5-8．
[40] 王永章等．机床的数字控制技术．哈尔滨工业大学出版社．2000：99-192．
[41] 谢明红．开放式模块化通用数控系统软件设计．华侨大学学报．1998，4(2)：180-182．
[42] 冯显英等．基于PC总线的开放式CNC系统．组合机床与自动化技工技术．1998，(8)：37-40．
[43] 李赣生，王华民编译程序原理与技术．北京：清华大学出版社．1997．
[44] 姚习武，朱志红，田文超．Windows平台下数控代码解释系统的研究与实践．机械设计与制造工程．1999．5．(3)：24-26．
[45] Liberty J. C++程序设计．北京：机械工业出版社．1996．
[46] 毕承恩，丁乃建等．现代数控机床(上下册)．上海交通大学．1993．
[47] 刘雄伟等．数控加工理论与编程技术．北京：机械工业出版社．2001．
[48] 李龙森，黄午阳等．车床的数字控制．北京：科学出版社．1983：33-35
[49] 孙东阳．经济性数控车床的螺纹加工．制造技术与机床．1995，(2)：31-33
[50] 张俊，魏红根．数控技术发展趋势．制造技术与机床．2001，(5)：34-36
[51] 楼锡银．螺纹加工的编程方法．机电一体化．2001，(3)：45-47
[52] 潘爱民，王国印译．VisualC++技术内幕．北京：清华大学出版社．1999
[53] 刘海涛．Borland C++ Builder入门与提高．清华大学出版社．1999．
[54] 杨胜洁，黄业清．C++ Builder高级界面特效制作．中国电力出版社．2000．