数控系统在数控机床改造中的应用

付建巍（沈阳精新再制造有限公司，辽宁沈阳　110142）



数控系统在数控机床改造中的应用

付建巍
（沈阳精新再制造有限公司，辽宁沈阳110142）

【摘 要】随着时代的发展，科技的进步，旧机床的技术已经不能满足时代发展的现状了，数据处理和计算机的出现，给自动化技术带来新的概念，用数字化信号对机床运动极其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。所以数控系统在数控机床中的应用已是大势所趋，数控设备如何更好的进行信息化改造，已经是很多企业所面对的难题，本文通过阐述，嵌入式数控系统在数控机床应用的优势，以及嵌入式数控系统在数控机床改造中的实际应用。

【关键词】数控系统数控机床嵌入式数控系统

近些年来，数控技术在高端制造业中得到了巨大的发展，数控技术是源于电子技术的发展，随着自动化信息处理，数据处理和计算机的出现，给自动化技术带来新的概念，用数字化信号对机床运动极其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。随着嵌入式数控系统技术在数控机床中的应用，在制造行业中，也取得了低成本，低消耗，高效率的特点，满足了信息化时代的要求，目前在我国已经有很多的大型制造企业引入了数控设备，但是这当中很多的数控设备是不具有接入网络功能的，这会给企业发展造成阻碍，限制了企业规模的扩大和技术的发展，所以企业如何更好的将数控系统融入到网络化的制造中，怎样才能将改造后的数控系统使其具有扩展性并增多相应的网络功能，例如网络视频现场通信，传送数控代码等文件时的安全性，网络远程协助或是网络在线诊断等，这些难题都是需要制造企业必须解决的。我国制造企业有些为了实现数控装备的改造而在数控系统中引用微机或者是工控机来解决接入网络的方案，这些方案或技术所运用的门槛高，工控机和微机成本高，需要运用很大的资金，并且对环境也有很大的要求，因为线路多易损坏，所以施工环境很大的限制了其发展和应用。

1　嵌入式系统

嵌入式系统的发明正好弥补了微机和工控机的缺点，嵌入式系统所采用ARM微型控制器控制整个系统，在大量运算处理方面嵌入式系统运用了DSP协助处理器，这很好的协调了ARM控制器不能大量运算的问题，单个的ARM微处理器或是DSP协助系统都很难满足速度与制造的关系，所以ARM+DSP组合的方案可以很好的解决网络音/视频通信的编码/解码和数控程序仿真计算量大的问题。

2　嵌入式系统在数控机床改造中的运用

嵌入式系统的优点在于实现了操作人员与数控机床服务器可以进行可视化信息交流，这对以后的应用技术模块的开发提供了便利，模块的组成主要有远程测控模块，数控程序仿真模块，音频/视频通信模块，加密/解密程序模块这四方面。其中远程测控模块，是实现通过网络把数控系统运行的设备现状和环境等大量数据实时的传送到管理者的电脑，达到实时监控的要求。数控程序仿真模块是用来完成从远端传送来的数控程序的仿真，这个模块的作用是为了保证工作人员所编程的数控程序的正确性，对其应用性进行模拟仿真，以避免不必要的经济损失。音频/视频通信模块可以完成音频与视频通信编码与解码的任务，这样可以为数控机床的工作人员迅速的与远端管理者进行通讯提供方便，可以使远端的管理者随时的对数控机床工作状况进行监控和传达任务。加密/解密程序这一模块对企业有着很大的意义，一些企业的战略机密就是通过这个模块传达的，在传送一些重要文件时需要对文件进行加密，待收件人收到对其解密后方可查看，这可以保证在传送途中信息的外泄，保证企业的经济安全。这四个模块的开发可以更好的完善数控系统的网络化管理，可以为企业在竞争激烈的社会中保持不败的地位。

3　ARM微处理器和DSP协助处理器的特点

3.1ARM微处理器

ARM微处理芯片是三星公司生产的，其型号是ARM920T型，其主要特征是：内核电压为2.0V，I/O电压为3 3V；系统频率高达2/ 16MHz；16KB的系统高速缓存；117位通用I/O口；兼容多媒体扣接口协义；10位ADC接口和彩色触摸屏接口，作为一款三星公司结合很大财力物力所开发出的微处理器，其具有性能高，功率消耗低，成本低的两低一高特点，这款微处理器被很多领域所应用，例如智能电话、机顶盒，手持游戏机、电子相册、多媒体产品、视频监控、智能控制仪表等。所以采用这款处理器作为嵌入式系统的中央处理器。

3.2DSP芯片

DSP芯片是Ti公司所开发的一款TMS320C6411型号的百万级乘法累加器，其具有：其内核电压为1.0V，功耗为250mW；能提供300MHz，每秒24亿个指令（M风）和1200MMACS的性能；含IEEE 1149.1JTAG接口；允许C6411的CPU直接处理压缩数据流，这款芯片可以提高指令执行效率，是编程，网络化设备，多媒体监控选择协助处理器的理想。

3.3接口设计

工作人员为了提高ASM微处理器与DSP处理器的协调性和数据传送速度，在这两个处理器中间加了双向端口的RAM芯片，此系统的组成共有两片这样的芯片，一片供ASM处理器输出，一片供DSP协调运算。在系统中还有两片FIFO芯片此芯片含异步作用，可以很好的解决了异步时钟读写数据的时序问题，还有储存缓冲两个异步时钟之间传送的数据，相比于传统的数控系统，如果采用嵌入式串口接口，通过RS232转换器与数控机床进行连接，可以很好的实现远程服务器对于数控系统的事实操控和实时的信息传输。

4　操作系统的软件选择

在科技迅速发展的现在，对于操作系统也是多种多样的，例如Works，WindowsCE等等很多嵌入式系统，但是这当中有一款操作系统软件得到了巨大的发展那就是LINUX软件，这款软件具有免费开放源代码；内核性能稳定、能强大；支持多任务，支持多种体系结构处理器，和多种芯片，可以更好的完善网络通信功能，和比较强大的文件和图形管理机能，具有跨平台功能，个性化裁制等优点。

5　结语

本文针对如何连接车间数控设备构成网络化制造系统，提出了基于ARM和DSP的嵌入式系统，用异步双端13 RAM芯片解决了ARM和DSP之间的数据接口问题，对基于Linux嵌入式操作系统进行了裁制也列举其中的优势，并拟定了嵌入式系统的主要功能模块.这种系统具有运算速度快、功能强大，价格适中、体积小、功耗低、操作方便的特点.对于需要对数控系统进行开放式网络化改造的现代企业来说，它有利于知识共享，能促进企业改进工艺.提高质量。对设备使用和制造双方而言都具有巨大的经济效益和社会效益。

参考文献：

［1］马忠梅，马广云，徐英慧，等.ARM嵌入式处理器结构与应用基础［M］.北京:北京航空航天太学出版社，2012:7—9.

［2］贺晓辉，鄢萍，刘飞，等.网络化制造中嵌入式Linux操作系统的开发［J］.兵工自动化，2014，23（2）:84—96.

［3］王金娥，孙庆鸿.基于CAN总线的数控机床远程诊断及服务系统［J］制造业自动化，2013，35（5）.