基于C8051和μC/OS-Ⅱ的數(shù)控機(jī)床嵌入式執(zhí)行控制器

(4)加工監(jiān)控任務(wù)

加工監(jiān)控任務(wù)根據(jù)當(dāng)前的工作狀態(tài)(手動方式或自動方式)激活插補(bǔ)計(jì)算任務(wù)，并進(jìn)行加工狀態(tài)的監(jiān)控。手動工作方式下，操作員在PC機(jī)上手動控制刀具向 -x，+x，-y，+y，-z，+z六個方向運(yùn)動、刀具返回基準(zhǔn)點(diǎn)、端面找正和孔中心定位等操作。自動工作方式下，操作員向控制器傳送直線、圓弧的運(yùn)動命令，控制器自動完成該線形的運(yùn)動。加工監(jiān)控任務(wù)的實(shí)時性要求較高。

(5)插補(bǔ)計(jì)算任務(wù)

插補(bǔ)計(jì)算任務(wù)是計(jì)算輪廓起點(diǎn)和終點(diǎn)的中間點(diǎn)坐標(biāo)值。本系統(tǒng)采用逐點(diǎn)比較法進(jìn)行插補(bǔ)，插補(bǔ)任務(wù)每執(zhí)行1次產(chǎn)生1個行程增量，每個行程增量以1個脈沖的方式輸出給步進(jìn)電機(jī)。插補(bǔ)任務(wù)的運(yùn)行周期可能低于操作系統(tǒng)時鐘，達(dá)到每秒數(shù)千次，因此使用定時器1作為插補(bǔ)運(yùn)動時間控制器。插補(bǔ)計(jì)算任務(wù)在該軟件中的實(shí)時性要求最高。

(6)間隙電壓檢測和限位開關(guān)狀態(tài)檢測任務(wù)

該系統(tǒng)用于電火花線切割數(shù)控機(jī)床，間隙電壓是電火花加工時工具(電極絲)與工件之間的放電電壓，該數(shù)據(jù)是對放電加工過程進(jìn)行實(shí)時檢測的重要參數(shù)，需要實(shí)時采集。限位開關(guān)是指刀具運(yùn)動到加工臺邊界位置時，觸發(fā)的一個狀態(tài)開關(guān)。當(dāng)?shù)竭_(dá)這個感應(yīng)開關(guān)時刀具應(yīng)該停止工作，起到一個保護(hù)作用，也就是限定了運(yùn)動的位移，該信息也需要實(shí)時采集。這兩個任務(wù)具有實(shí)時性高，執(zhí)行頻繁，執(zhí)行時間短的特點(diǎn)，因此把它們設(shè)為一個檢測任務(wù)。與插補(bǔ)任務(wù)相同，由于檢測任務(wù)的運(yùn)行周期低于操作系統(tǒng)時鐘，因此使用定時器3作為檢測任務(wù)的時間觸發(fā)器。

上面將實(shí)現(xiàn)的功能劃分為6個任務(wù)，介紹這些任務(wù)的功能，并對其實(shí)時性要求做了分析。上述任務(wù)劃分如表1所示。

3.3 任務(wù)間通信

在完成任務(wù)劃分后，還需要考慮任務(wù)的通信和同步。發(fā)送任務(wù)與檢測任務(wù)是獨(dú)立的，接收任務(wù)、命令解釋任務(wù)和加工監(jiān)控任務(wù)存在聯(lián)系，如圖3所示，這里需要使用信號量和郵箱解決任務(wù)間的通信同步。

(1)命令信號量SemCmd。當(dāng)接收任務(wù)接收到一條命令信息時，發(fā)出該信號量，由命令解釋任務(wù)接收，取出并解釋命令后，清除該信號量，允許接收新命令。

(2)加工啟動消息郵箱Mbox。當(dāng)命令解釋任務(wù)發(fā)現(xiàn)命令信息為插補(bǔ)命令時，將信息翻譯成約定格式存入郵箱，發(fā)送出去，加工監(jiān)控任務(wù)接收。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)測試，IPC通過串口向執(zhí)行控制器發(fā)送直線插補(bǔ)命令G01X1000Y2000LF，如圖4所示，觀察返回信息中的x，y軸坐標(biāo)，各點(diǎn)基本分布于點(diǎn)(O，O)與點(diǎn)(1000，2 000)的直線周圍，誤差小于1個運(yùn)動當(dāng)量，這說明整個系統(tǒng)運(yùn)行正常。

5 結(jié)語

C8051F020($12.6125)處理器具有豐富的硬件資源和強(qiáng)大的處理性能，μC/OS-Ⅱ具有實(shí)時性高，通用性好，移植、擴(kuò)展方便等特點(diǎn)?；谠撥浻布脚_，可以降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，提高產(chǎn)品的開發(fā)速度。經(jīng)驗(yàn)證，該硬軟件系統(tǒng)能滿足該數(shù)控系統(tǒng)的要求，具有可行性。