中秋專題：迅鋒EDC主控數控火焰切割機交互系統設計
中秋專題：迅鋒edc主控數控火焰切割機交互系統設計
介紹了武漢嘉倍徳科技有限公司基于企業數據中心（enterprisedatacenter/edc）開發的迅鋒iii數控火焰切割機交互系統的軟件和硬件結構設計。該交互系統除了具有適合于數控火焰切割機工藝特點的控制功能外，還具有圖形編程、仿形編程、加工程序屏幕模擬仿真和實時多任務處理等功能，插補計算采用了差分插補法，能對所有的二次曲線進行直接插補。
針對國內終端用戶企業而言，嘉倍徳科技迅鋒iii數控火焰切割機所采用的edc主控聯接將極大程度降低數據轉換造成的效率浪費，能有效提高企業在由成品拆解為零配件設計、轉編譯為工藝制圖及車間級排料生產的全程流水線應用整合及匹配，對于企業規模化及批量化生產應用尤為適用。
一、概述
目前國產數控火焰切割機交互系統，采用的主機主要是單板機、單片機和dos平臺主控系統，其操作系統存在著性能和功能低下的問題，使用起來很不方便。因此有必要開發一種性能好、功能齊全、編程和操作都方便的交互系統，一是對舊的數控火焰切割機控制系統進行更新，二是為新的數控火焰切割機進行配套。
隨著企業數據中心在多個行業的廣泛推廣和普及，企業edc局域網性能的提高和價格的降低，用edc開發交互系統的巨大優越性逐漸顯現出來。edc除了具有更高的可靠性和抗*力外，和一般內部局域網不同的是，edc具備更為獨斷的數據資源庫和較高的運行速度、豐富的硬件資源(cpu、存儲器、協處理器、軟硬件驅動器、串/并行口、中斷、定時器、總線插槽、顯示器、鍵盤、電源等)、軟件資源(windows平臺以及可資使用的各種開發軟件，如autocad、網絡通訊等)和功能調用，嘉倍徳科技之所以選擇采用基于edc主控平臺的數控火焰切割機交互系統設計，除了綜合上述edc功能優勢外，也充分考慮到edc所具有開放式的體系結構和具有很高的性能價格比。只要在總線擴展槽中插入自行開發或從市場上購置的驅動系統伺服控制卡和i/o卡，在充分開發和利用edc固有功能的基礎上，自行開發控制系統軟件，便可使edc變成能進行實時多任務處理、界面友好和功能強大的交互系統。而且，隨著edc的不斷更新換代，用其開發的交互系統也很容易更新換代。
本文介紹嘉倍徳科技以edc為硬件平臺、windows為軟件平臺自行研制開發的迅鋒iii數控火焰切割機交互系統。
二、數控火焰切割機交互系統的硬件組成
數控火焰切割機機械部分主要由底座、龍門式移動框架、火焰噴頭、傳動機構和三個步進電機組成，以實現對平面板材零件的切割加工。三個步進電機分別控制龍門框架的前后移動(y電機)、火焰噴頭的左右(x電機)和上下移動(z電機)，x、y、z三軸可以實現聯動控制。
數控系統以edc(486以上cpu，8mb以上內存，500mb以上硬盤)作為主機，除了edc的固有硬件(cpu主板、tvga卡、電源)，只在插槽中增加了一塊32位光隔離i/o.timer(并行輸入輸出/定時器)卡。由該卡的i/o并行口控制三個步進電機的運行、乙炔開關、乙炔點火、切割氧開關以及接收工作臺的限位行程開關信號、坐標零位信號。由板上的8253定時器作為步進電機運行中斷服務程序的中斷定時器，時鐘頻率取2mhz。
通過計算機的鍵盤實現對控制系統的操作。三個移動方向步進電機的脈沖當量均為0.01mm。由于486以上pc機高的運行速度，*可以用一個cpu完成從系統程序管理到加工控制的所有工作，沒有必要采用上、下位機的多cpu結構。
三、數控火焰切割機交互系統軟件結構
1.軟件組成
該交互系統不但包含了普通交互系統的所有功能，而且還具有切割前自動點火、預熱、通切割氧、加工終結熄火，以及加工中割炬按加工軌跡快速回退和前進等適合其工藝特點的功能。除此之外，系統軟件還具有完善的圖形編程、仿形編程、各種二次曲線直接插補、加工軌跡動態跟蹤顯示、加工軌跡動態模擬仿真、故障診斷、加工程序通訊傳輸等多種功能。在這些功能中，割炬按加工軌跡快速回退和前進功能，是為適應加工過程中時常發生的鋼板個別部位切不透現象而增加的。在這一現象出現時，只要按下快速返回鍵，割炬便會按照原軌跡快速向回運動，等到達未切透處的起點時，按鍵抬起，割炬就會沿原運行軌跡重新進行切割。圖2所示為該交互系統軟件的模塊結構。由于該系統軟件是在windows界面下開發的，因此它具有windows程序的所有優點：突破64kb內存的限制，可以同時運行多個應用程序(實時多任務)，方便于鍵盤和鼠標窗口操作等。
2.編程方式
該系統軟件提供的編程方式有三種：圖形編程，仿形編程，手工編程。手工編程只是圖形編程和仿形編程中的一個功能模塊，即全屏幕程序編輯，所以沒有在軟件框圖中單列。
2.1圖形編程
該系統的圖形編程模塊是在autocadr12.0的基礎上開發完成的，除了具備autocadr12.0所有的功能外，主要增加了兩個功能：
2.1.1自動編程功能——將用autocad生成的圖形文件進行加工軌跡(直線、圓、圓弧、橢圓、折線)的信息提取、路徑優化(目的是減少空行程)并轉化成相應的加工程序，并能在加工軌跡中前后不連接的曲線之間加進空運行指令。在這里為了使加工的路徑更符合加工工藝的要求，可以用人機交互的方式進行部分或全部路徑的選取；
2.1.2即時仿真功能——用得到的加工程序進行插補運算和動態圖形顯示，如果加工程序正確，加工軌跡應能以另一種顏色的粗線條逐漸覆蓋由autocad繪制的圖形，空運行軌跡也能以特定顏色的線條顯示出來。這樣編程，操作人員就可以很容易地檢查判斷加工程序和加工路徑是否正確，是否符合加工工藝的要求，及時進行修改。
autocad具有強大的繪圖功能。通過對autocad的開發，使它變成了數控火焰切割機交互系統功能強大的編程器，使之成為該交互系統的一大特點。
2.3仿形編程
對于沒有尺寸標注，但有輪廓圖樣的工件，可用仿形編程的方式來實現對它的編程。程序的編制過程為：
2.2.1對輪廓圖樣用掃描儀進行掃描輸入，并形成二值圖像文件，小的輪廓圖樣可以一次掃描輸入，大的輪廓圖樣可以分多次掃描輸入，然后在圖像編輯軟件上進行拼接；
2.2.2平滑降噪，同時對斷線進行修補；
2.2.3細化處理，得到輪廓線圖像；(4)按給定的精度進行矢量化處理，并生成dxf圖形文件。形成圖形文件后，就可用上面開發的圖形編程cad軟件進行編輯和編程。
3.加工程序的快速圖形顯示和動態模擬仿真功能
加工程序的快速圖形顯示有兩個作用：一個是加工軌跡圖形的預覽，可以讓操作者從眾多的加工程序中找到要選取的程序；另一個是顯示加工軌跡圖形相對于工作臺的大小和位置，同時顯示在x方向和y方向的兩個zui大加工尺寸，這樣可以讓操作者直觀地了解加工的尺寸和加工的運行范圍。加工程序快速圖形顯示只顯示加工軌跡，不顯示空行程軌跡。
動態模擬仿真功能也有兩個作用：一個是檢查加工程序有無語法錯誤，另一個是檢查加工的路徑是否正確合理、是否符合加工工藝的要求。動態模擬仿真不僅顯示加工的軌跡，也顯示空運行的軌跡(顏色不同)，同時還伴有坐標翻轉顯示，在動態模擬的過程中，操作者可以*像實際運行一樣作暫停、繼續和單段運行等控制，速度也可以隨時進行調節，可以得到加工的更全面的信息，判斷加工程序的正確性和合理性。
如果加工程序不符合加工工藝的要求，系統軟件有將加工程序轉化成autocad的dxf格式文件的功能，這樣可以再回到autocad狀態進行重新編輯。加工程序轉化成autocad的dxf格式文件時，加工軌跡和空運行軌跡是以不同的圖層和不同的顏色進行處理的。這一功能為加工程序的修改提供了極其有利的條件。
4.其它
加工運行控制程序，采用了常用的前后臺程序結構。其中，后臺程序負責控制端口的初始化，加工程序的解釋預處理，程序運行過程的暫停、繼續、單段停、點火、預熱、通切割氧、熄火的控制，速度的調節，加工軌跡動態跟蹤顯示和坐標值動態翻轉顯示，割炬快速按運行軌跡返回和前進等；前臺中斷服務程序負責對定時器中斷時間常數的修改，插補運算，步進電機控制信號的輸出等。
四、結論
加工過程中的快速回退和前進功能，使得該控制系統更加適合火焰切割的工藝特點；圖形編程、仿形編程、動態模擬仿真等功能，為數控火焰切割機加工程序的編制、檢查帶來了極大的方便；人機交互的漢字操作界面，增加了系統的可操作性；實時多任務處理的功能，使該交互系統在進行加工控制的同時，可以進行其它的處理工作；新的插補方法的采用，使得系統能對二次拋物線、橢圓、雙曲線也可以進行直接插補，增強了系統的插補計算功能，減少了這類曲線程序編制的難度。總之，該系統的研制成功，為國產數控火焰切割機控制系統檔次的提高向前邁進了一步。
另外，該控制系統具有一定的通用性，除了用于數控火焰切割機外，只作少量修改，就可用作水射流切割、激光切割等機床的控制系統。
武漢嘉倍德科技有限公司是一家專業生產數控切割機，數控激光切割機，數控火焰切割機，數控等離子切割機，數控火焰等離子兩用切割機，廣告數控切割機，數控相貫線切割機，等數控產品為一體的高新企業，公司始終奉行“以質取勝，以誠為本”，的經營理念，堅持“以服務為主導，以性價贏市場”的指導方針。本著客戶*的原則，追求完善的服務。24小時提供主機展示、銷售、送貨上門、安裝調試、技術維修等服務。zui大限度的為用戶提供服務。
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目前國產數控火焰切割機交互系統，采用的主機主要是單板機、單片機和dos平臺主控系統，其操作系統存在著性能和功能低下的問題，使用起來很不方便。因此有必要開發一種性能好、功能齊全、編程和操作都方便的交互系統，一是對舊的數控火焰切割機控制系統進行更新，二是為新的數控火焰切割機進行配套。
隨著企業數據中心在多個行業的廣泛推廣和普及，企業edc局域網性能的提高和價格的降低，用edc開發交互系統的巨大優越性逐漸顯現出來。edc除了具有更高的可靠性和抗*力外，和一般內部局域網不同的是，edc具備更為獨斷的數據資源庫和較高的運行速度、豐富的硬件資源(cpu、存儲器、協處理器、軟硬件驅動器、串/并行口、中斷、定時器、總線插槽、顯示器、鍵盤、電源等)、軟件資源(windows平臺以及可資使用的各種開發軟件，如autocad、網絡通訊等)和功能調用，嘉倍徳科技之所以選擇采用基于edc主控平臺的數控火焰切割機交互系統設計，除了綜合上述edc功能優勢外，也充分考慮到edc所具有開放式的體系結構和具有很高的性能價格比。只要在總線擴展槽中插入自行開發或從市場上購置的驅動系統伺服控制卡和i/o卡，在充分開發和利用edc固有功能的基礎上，自行開發控制系統軟件，便可使edc變成能進行實時多任務處理、界面友好和功能強大的交互系統。而且，隨著edc的不斷更新換代，用其開發的交互系統也很容易更新換代。
本文介紹嘉倍徳科技以edc為硬件平臺、windows為軟件平臺自行研制開發的迅鋒iii數控火焰切割機交互系統。
二、數控火焰切割機交互系統的硬件組成
數控火焰切割機機械部分主要由底座、龍門式移動框架、火焰噴頭、傳動機構和三個步進電機組成，以實現對平面板材零件的切割加工。三個步進電機分別控制龍門框架的前后移動(y電機)、火焰噴頭的左右(x電機)和上下移動(z電機)，x、y、z三軸可以實現聯動控制。
數控系統以edc(486以上cpu，8mb以上內存，500mb以上硬盤)作為主機，除了edc的固有硬件(cpu主板、tvga卡、電源)，只在插槽中增加了一塊32位光隔離i/o.timer(并行輸入輸出/定時器)卡。由該卡的i/o并行口控制三個步進電機的運行、乙炔開關、乙炔點火、切割氧開關以及接收工作臺的限位行程開關信號、坐標零位信號。由板上的8253定時器作為步進電機運行中斷服務程序的中斷定時器，時鐘頻率取2mhz。
通過計算機的鍵盤實現對控制系統的操作。三個移動方向步進電機的脈沖當量均為0.01mm。由于486以上pc機高的運行速度，*可以用一個cpu完成從系統程序管理到加工控制的所有工作，沒有必要采用上、下位機的多cpu結構。
三、數控火焰切割機交互系統軟件結構
1.軟件組成
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2.編程方式
該系統軟件提供的編程方式有三種：圖形編程，仿形編程，手工編程。手工編程只是圖形編程和仿形編程中的一個功能模塊，即全屏幕程序編輯，所以沒有在軟件框圖中單列。
2.1圖形編程
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2.1.1自動編程功能——將用autocad生成的圖形文件進行加工軌跡(直線、圓、圓弧、橢圓、折線)的信息提取、路徑優化(目的是減少空行程)并轉化成相應的加工程序，并能在加工軌跡中前后不連接的曲線之間加進空運行指令。在這里為了使加工的路徑更符合加工工藝的要求，可以用人機交互的方式進行部分或全部路徑的選取；
2.1.2即時仿真功能——用得到的加工程序進行插補運算和動態圖形顯示，如果加工程序正確，加工軌跡應能以另一種顏色的粗線條逐漸覆蓋由autocad繪制的圖形，空運行軌跡也能以特定顏色的線條顯示出來。這樣編程，操作人員就可以很容易地檢查判斷加工程序和加工路徑是否正確，是否符合加工工藝的要求，及時進行修改。
autocad具有強大的繪圖功能。通過對autocad的開發，使它變成了數控火焰切割機交互系統功能強大的編程器，使之成為該交互系統的一大特點。
2.3仿形編程
對于沒有尺寸標注，但有輪廓圖樣的工件，可用仿形編程的方式來實現對它的編程。程序的編制過程為：
2.2.1對輪廓圖樣用掃描儀進行掃描輸入，并形成二值圖像文件，小的輪廓圖樣可以一次掃描輸入，大的輪廓圖樣可以分多次掃描輸入，然后在圖像編輯軟件上進行拼接；
2.2.2平滑降噪，同時對斷線進行修補；
2.2.3細化處理，得到輪廓線圖像；(4)按給定的精度進行矢量化處理，并生成dxf圖形文件。形成圖形文件后，就可用上面開發的圖形編程cad軟件進行編輯和編程。
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加工程序的快速圖形顯示有兩個作用：一個是加工軌跡圖形的預覽，可以讓操作者從眾多的加工程序中找到要選取的程序；另一個是顯示加工軌跡圖形相對于工作臺的大小和位置，同時顯示在x方向和y方向的兩個zui大加工尺寸，這樣可以讓操作者直觀地了解加工的尺寸和加工的運行范圍。加工程序快速圖形顯示只顯示加工軌跡，不顯示空行程軌跡。
動態模擬仿真功能也有兩個作用：一個是檢查加工程序有無語法錯誤，另一個是檢查加工的路徑是否正確合理、是否符合加工工藝的要求。動態模擬仿真不僅顯示加工的軌跡，也顯示空運行的軌跡(顏色不同)，同時還伴有坐標翻轉顯示，在動態模擬的過程中，操作者可以*像實際運行一樣作暫停、繼續和單段運行等控制，速度也可以隨時進行調節，可以得到加工的更全面的信息，判斷加工程序的正確性和合理性。
如果加工程序不符合加工工藝的要求，系統軟件有將加工程序轉化成autocad的dxf格式文件的功能，這樣可以再回到autocad狀態進行重新編輯。加工程序轉化成autocad的dxf格式文件時，加工軌跡和空運行軌跡是以不同的圖層和不同的顏色進行處理的。這一功能為加工程序的修改提供了極其有利的條件。
4.其它
加工運行控制程序，采用了常用的前后臺程序結構。其中，后臺程序負責控制端口的初始化，加工程序的解釋預處理，程序運行過程的暫停、繼續、單段停、點火、預熱、通切割氧、熄火的控制，速度的調節，加工軌跡動態跟蹤顯示和坐標值動態翻轉顯示，割炬快速按運行軌跡返回和前進等；前臺中斷服務程序負責對定時器中斷時間常數的修改，插補運算，步進電機控制信號的輸出等。
四、結論
加工過程中的快速回退和前進功能，使得該控制系統更加適合火焰切割的工藝特點；圖形編程、仿形編程、動態模擬仿真等功能，為數控火焰切割機加工程序的編制、檢查帶來了極大的方便；人機交互的漢字操作界面，增加了系統的可操作性；實時多任務處理的功能，使該交互系統在進行加工控制的同時，可以進行其它的處理工作；新的插補方法的采用，使得系統能對二次拋物線、橢圓、雙曲線也可以進行直接插補，增強了系統的插補計算功能，減少了這類曲線程序編制的難度。總之，該系統的研制成功，為國產數控火焰切割機控制系統檔次的提高向前邁進了一步。
另外，該控制系統具有一定的通用性，除了用于數控火焰切割機外，只作少量修改，就可用作水射流切割、激光切割等機床的控制系統。
武漢嘉倍德科技有限公司是一家專業生產數控切割機，數控激光切割機，數控火焰切割機，數控等離子切割機，數控火焰等離子兩用切割機，廣告數控切割機，數控相貫線切割機，等數控產品為一體的高新企業，公司始終奉行“以質取勝，以誠為本”，的經營理念，堅持“以服務為主導，以性價贏市場”的指導方針。本著客戶*的原則，追求完善的服務。24小時提供主機展示、銷售、送貨上門、安裝調試、技術維修等服務。zui大限度的為用戶提供服務。
大容量無油空氣壓縮機的特點和優點總結
恒溫恒濕箱的保養清潔事項----南京環科
談談光學軸測量在現代工業中的應用
有毒氣體檢測報警儀量程TLV概念
不銹鋼防護罩的發展趨勢
中秋專題：迅鋒EDC主控數控火焰切割機交互系統設計
加藥桶是如何安裝的?
空調木托廠經營項目
金相-金屬硬度檢測方法及選擇
三相穿孔電流變送器接線及安裝調試注意事項
簡單介紹?機床減速機突發性故障的解決方法
了解石油產品凝點測定儀技術性能
污水潛水泵電流過大或電流表擺動的原因
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使用實驗室反應釜需要了解的注意事項
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