CN113433892B - 多通道数控系统中的同步控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种多通道数控系统中的同步控制方法，其特征在于，包括通道间同步控制步骤和运动轴同步控制步骤；其中，通道间同步控制步骤包括定义用于等待识别的代码指令M，代码指令M中包括有地址符P；当检测到代码指令M时，将各代码指令M中的地址符P值相加获得判断值，由该判断值唯一指向需等待的通道编号集；运动轴同步控制步骤包括设定有主动轴以及与该主动轴保持同步的若干个从动轴，对该主动轴设定移动命令，将同步将移动命令转发至从动轴，从而令该从动轴与主动轴保持同步。本发明通过通道等待同步及轴同步控制，设计简单且有效地提高了多通道多轴联动的复合加工机床效率，具有较佳的技术性与实用性，适合推广应用。

Description

多通道数控系统中的同步控制方法
技术领域
本发明涉及数控技术领域，具体涉及多通道数控系统中的同步控制方法。
背景技术
在数控机床具有多个工作平台工作模式中，由于效率、工艺等要求，部分产品的加工不是独立完成的，需与其他工作平台产品的加工形成互通，故工作平台之间需存在同步、等待功能。
数控系统的多通道控制功能是近几年来发展起来的新颖控制技术。所谓数控单元、多轴控制的问题，使系统可以同时处理多个程序，对于降低制造成本、提高系统性能和可靠性都十分有利，面向复合加工的多通道多轴控制已经成为高档数控系统的重要技术特征。系统的通道(Channel)控制技术，其实质就是并行处理，它可以较好地解决多通道数控系统的并行、或组合加工控制过程。每个通道都有独立的加工程序，多个通道程序可以同时启动，也可以分别启动。通道间的关系既可以是独立并发运行的，也可以相互协作共同完成特定的加工任务。
目前，支持多通道多轴联动的高档数控系统，其控制功能及系统的软件结构比较复杂。在通道协调控制中往往还具有同步性、异步性、并发性等复杂因素。
发明内容
本发明提出一种多通道数控系统中的同步控制方法，实现通道等待同步及轴同步控制，其具体通过以下技术手段实现：
本发明的多通道数控系统中的同步控制方法，其包括通道间同步控制步骤：
定义用于等待识别的代码指令M，代码指令M中包括有地址符P；
当检测到代码指令M时，将各代码指令M中的地址符P值相加获得判断值，由该判断值唯一指向需等待的通道编号集；
其中，当代码指令M中的地址符P为空时，即判断值等于零，则默认为通道1和2之间的等待。
于本发明的一个或多个实施例当中，该地址符P包括二进制值或十进制值；当地址符P为二进制值时，每个地址符P具有n个数值位，并有且只有一个数值位为“1”，其余数值位为“0”。
于本发明的一个或多个实施例当中，由进制参数来指定地址符P是二进制值或十进制值，该进制参数设定为“0”时，P地址符的值是二进制指定等待通道号；该进制参数设定为“1”时，P地址符的值是十进制指定等待通道号。
于本发明的一个或多个实施例当中，通道间同步等待的数据结构包括：等待代码位、通道编号位、等待标志位以及通道状态位；
该等待代码位和通道编号位用于记录代码指令M或置空，该等待标志位用于标识当前通道是否处于待执行等状的状态，该通道状态位用于标识当前通道状态，包括未执行等待、执行等待中、本次等待结束；
当等待代码位和通道编号位记录有代码指令M，则将具有代码指令M的通道数据的地址符P执行运算以获得判断值，根据判断值更新标识各通道数据的等待标志位以及通道状态位。
于本发明的一个或多个实施例当中，还包括运动轴同步控制步骤：
设定有主动轴以及与该主动轴保持同步的若干个从动轴，对该主动轴设定移动通道间同步控制步骤命令，将同步将移动命令转发至从动轴，从而令该从动轴与主动轴保持同步；
若当前处于轴同步中且主动轴与从动轴在同一程序段时，则忽略从动轴的移动命令，仅执行主动轴的移动命令并将主动轴的移动命令拷贝到从动轴中。
于本发明的一个或多个实施例当中，设定有轴同步指令，该轴同步指令中包括轴同步中的主动轴编号、从动轴编号和驻留指令位；
该驻留指令位中：“0”代表驻留取消；“1”代表主动轴驻留、从动轴驻留取消；“2”代表从动轴驻留、主动轴驻留取消。
于本发明的一个或多个实施例当中，主动轴编号为通道号*100+通道内对应的轴号；从动轴编号为通道号*100+通道内对应的轴号；当未指定通道号时，表示当前通道。
于本发明的一个或多个实施例当中，主动轴编号包括正值或负值，当指定为负值时从动轴方向与主动轴方向相反。
本发明的有益效果是：通过通道等待同步及轴同步控制，设计简单且有效地提高了多通道多轴联动的复合加工机床效率，满足独立并发运行与协作共同完成特定的加工任务需求，具有较佳的技术性与实用性，适合推广应用。
附图说明
图1为本发明的通道间同步控制示意图。
图2为本发明的运动轴同步控制示意图。
具体实施方式
如下结合附图1和2对本申请方案作进一步描述：
本发明的多通道数控系统中的同步控制方法，其包括通道间同步控制步骤和运动轴同步控制步骤，其中：
通道间同步控制步骤是，定义用于等待识别的代码指令M，代码指令M中包括有地址符P,即其格式为：M__P__；
当检测到代码指令M时，将各代码指令M中的地址符P值相加获得判断值，由该判断值唯一指向需等待的通道编号集；
其中，当代码指令M中的地址符P为空时，即判断值等于零，则默认为通道1和2之间的等待。
该地址符P包括二进制值或十进制值；当地址符P为二进制值时，每个地址符P具有n个数值位，并有且只有一个数值位为“1”，其余数值位为“0”。并且由进制参数来指定地址符P是二进制值或十进制值，该进制参数设定为“0”时，P地址符的值是二进制指定等待通道号；该进制参数设定为“1”时，P地址符的值是十进制指定等待通道号。
例如：
1)本实施例中地址符P为二进制值时，可指定18个通道，见下表；
表1二进制地址符
Figure BDA0003167761540000041
Figure BDA0003167761540000051
当通道1、通道2、通道3同时等待时，各地址符P的值为：
通道1的二进制值“00 0000 0000 0000 0001”，对应十进制值为1；
通道2的二进制值“00 0000 0000 0000 0010”，对应十进制值为2；
通道3的二进制值“00 0000 0000 0000 0100”，，对应十进制值为4；
由此相对得到判断值为“00 0000 0000 0000 0111”，对应十进制值为7，故判断值“7”代表通道1、2、3等待同步。
2)本实施例中地址符P为十进制值时，则最多只能指定10个通道，见下表；
表2十进制地址符
Figure BDA0003167761540000052
当通道1、通道2、通道3同时等待时，判断值为数字1、2和3的相加组合，对于组合的顺序没有限制，通道10用数字0表示，当指定通道10等待时，数字0不能放在开始位。
进一步的，通道间同步等待的数据结构包括：等待代码位、通道编号位、等待标志位以及通道状态位；
该等待代码位和通道编号位用于记录代码指令M或置空，该等待标志位用于标识当前通道是否处于待执行等状的状态，该通道状态位用于标识当前通道状态，包括未执行等待、执行等待中、本次等待结束；
当等待代码位和通道编号位记录有代码指令M，则将具有代码指令M的通道数据的地址符P执行运算以获得判断值，根据判断值更新标识各通道数据的等待标志位以及通道状态位。
具体的，多通道之间的同步等待的同步流程参见附图1；为方便理解，以下举例数据结构定义和同步等待部分的执行代码。
1)数据结构定义为：
Figure BDA0003167761540000061
2)同步等待的执行代码
Figure BDA0003167761540000062
Figure BDA0003167761540000071
运动轴同步控制步骤用于使多个轴(最大数量由当前通道插补最大轴数控制)同步移动，其包括：设定有主动轴以及与该主动轴保持同步的若干个从动轴，对该主动轴设定移动命令，将同步将移动命令转发至从动轴，从而令该从动轴与主动轴保持同步；
若当前处于轴同步中且主动轴与从动轴在同一程序段时，则忽略从动轴的移动命令，仅执行主动轴的移动命令并将主动轴的移动命令拷贝到从动轴中。
该轴同步指令中包括轴同步中的主动轴编号、从动轴编号和驻留指令位；该驻留指令位中：“0”代表驻留取消；“1”代表主动轴驻留、从动轴驻留取消；“2”代表从动轴驻留、主动轴驻留取消。驻留指令是指轴向驻停，即轴绝对坐标与机床坐标都改变，但不向电机输出位置命令。
主动轴编号为通道号*100+通道内对应的轴号；从动轴编号为通道号*100+通道内对应的轴号；当未指定通道号时，表示当前通道。主动轴编号包括正值或负值，当指定为负值时从动轴方向与主动轴方向相反。
具体的，运动轴同步控制的动作示意图参见附图2；为方便理解，以下举例数据结构定义和同步等待部分的执行代码。
1)多通道轴同步控制数据结构
Figure BDA0003167761540000081
2)多通道轴同步执行代码
Figure BDA0003167761540000082
Figure BDA0003167761540000091
多通道数控系统虽然每个通道是独立并行运行，但也有选定的通道需要协同一致，相互等待的情况。同步控制是多通道中协同控制的关键技术，通过对提供给用户的同步控制指令接口进行解释译码，对指定通道的指定任务进行定时器、信号量等实时监测控制来进行任务间的等待、切换等同步控制。本发明在插补器中触发控制完成调度。
支持通道间轴交换是实现灵活进行多通道控制的必要条件，传统的译码解释器由于用户在G代码编程时是按通道轴的名字来进行的，其每个通道的轴名均按相同的地址符进行，因此不便实施通道间轴的交换。
对于不同通道间的不同类型的机床轴同步其实现方案有采用设定主从通道的方式，以其中一个通道为主动通道，另外的通道为跟随通道，这样通过工件的初始值绝对量与主动通道的运动，实时计算从动轴的通道轴的运动量进行控制，与前馈补偿相类似；对于不同通道间同一类型机床轴重叠控制通过共享插补数据缓存区。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种多通道数控系统中的同步控制方法，其特征在于，包括通道间同步控制步骤：
定义用于等待识别的代码指令M，代码指令M中包括有地址符P；
当检测到代码指令M时，将各代码指令M中的地址符P值相加获得判断值，由该判断值唯一指向需等待的通道编号集；其中，当地址符P为二进制时，每个地址符P具有n个数值位，并有且只有一个数值位为“1”，其余数值位为“0”，由各地址符P值各数值位相加获得所述判断值；
当代码指令M中的地址符P为空时，即判断值等于零，则默认为通道1和2之间的等待。
2.根据权利要求1所述的多通道数控系统中的同步控制方法，其特征在于，该地址符P还包括十进制值；其中，由数字1-9分别代表通道1-9，由数字0代表通道10，所述判断值由指定通道的地址符P组合获得，当通道10等待时，数字0不能放在开组合数的开始位，其它情形的数字顺序没有限制。
3.根据权利要求2所述的多通道数控系统中的同步控制方法，其特征在于，由进制参数来指定地址符P是二进制值或十进制值，该进制参数设定为“0”时，P地址符的值是二进制指定等待通道号；该进制参数设定为“1”时，P地址符的值是十进制指定等待通道号。
4.根据权利要求3所述的多通道数控系统中的同步控制方法，其特征在于，通道间同步等待的数据结构包括：等待代码位、通道编号位、等待标志位以及通道状态位；
该等待代码位和通道编号位用于记录代码指令M或置空，该等待标志位用于标识当前通道是否处于待执行等状的状态，该通道状态位用于标识当前通道状态，包括未执行等待、执行等待中、本次等待结束；
当等待代码位和通道编号位记录有代码指令M，则将具有代码指令M的通道数据的地址符P执行运算以获得判断值，根据判断值更新标识各通道数据的等待标志位以及通道状态位。
5.根据权利要求1-4任一项所述的多通道数控系统中的同步控制方法，其特征在于，还包括运动轴同步控制步骤：
设定有主动轴以及与该主动轴保持同步的若干个从动轴，对该主动轴设定移动命令，将同步将移动命令转发至从动轴，从而令该从动轴与主动轴保持同步；
若当前处于轴同步中且主动轴与从动轴在同一程序段时，则忽略从动轴的移动命令，仅执行主动轴的移动命令并将主动轴的移动命令拷贝到从动轴中。
6.根据权利要求5所述的多通道数控系统中的同步控制方法，其特征在于，设定有轴同步指令，该轴同步指令中包括轴同步中的主动轴编号、从动轴编号和驻留指令位；
该驻留指令位中：“0”代表驻留取消；“1”代表主动轴驻留、从动轴驻留取消；“2”代表从动轴驻留、主动轴驻留取消。
7.根据权利要求6所述的多通道数控系统中的同步控制方法，其特征在于，主动轴编号为通道号*100+通道内对应的轴号；从动轴编号为通道号*100+通道内对应的轴号；当未指定通道号时，表示当前通道。
8.根据权利要求7所述的多通道数控系统中的同步控制方法，其特征在于，主动轴编号包括正值或负值，当指定为负值时从动轴方向与主动轴方向相反。
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