菲迪亞C 係列數控係統機（jī）床（chuáng）是一種高精度、高效率的自動化設備（bèi）。該係列機床具有兩套測量反饋（kuì）係統［1］，一套是由伺服（fú）電動機及編碼器構成的半閉環係統，實現對速度控製;另一套由（yóu）光柵（shān）尺構成的全閉環係統，實現對位（wèi）置的（de）控製。在數控機床的製造及使用（yòng）周期中，兩種測量反饋（kuì）係統經（jīng）常需要進行（háng）手動切（qiē）換實現位置控製，切（qiē）換時不僅需要單獨運行BRUCO 軟件，進（jìn）行驅動部分參數（shù）的設置（zhì），而且（qiě）還要在用戶操作界麵下設置軸參數，激活相應的補（bǔ）償數據（jù），進行數控係統的初始化［2］。以（yǐ）上（shàng）手（shǒu）動切換過程繁瑣，極易出錯，通常要求具有豐富經驗的調試、維護人員進行（háng）操作［3］。為了提高工作效率，實現測（cè）量係統簡單、可靠的切換，本文通過（guò）對菲迪亞C 係列數控係（xì）統界麵開發技術及測量係統切（qiē）換機製的研究，利用菲迪亞係統的用戶接口功能，在係（xì）統界麵上（shàng）集成可視化的操作（zuò）軟鍵，結合AUCOL 編程語言，開發出測量反（fǎn）饋係統的自動切換功能，並成功應用於（yú）GMC820u 五軸數控機床。

1 測量係統切（qiē）換控製原理

     菲迪亞C 係列產品是基（jī）於PC 的數控係統。其數控係統由用（yòng）戶界麵（miàn）和（hé）CNC 控製兩部分組成。用戶界麵運行在WindowsXP 操作係統環境下（xià），CNC 控製部分通過（guò）菲（fēi）迪亞的CPU5 控製板實現程序運行（háng）、軸控製（zhì）等功能，是現代的開放型結構，其控製原理［1］如圖1。

     菲迪亞C 係列（liè）產品控製核（hé）心為CPU5 板，通過PCI 插槽安裝在工（gōng）控機的主（zhǔ）板上，實現數控係統所有的（de）功能，其中（zhōng）FFB1 控製板為係統的通訊（xùn）接口（kǒu），經高速現場總線，與數字驅動單元進行通訊，接收來（lái）自CPU5板的控製指令，完成係統對坐標軸的位置、速度（dù）控製。數字驅動單元反（fǎn）饋接口如圖2 所示。數控係統的位置控製有兩種實現方式，一種是通過伺服（fú）電動機上的編碼器反饋，經接口（kǒu）X51 實現位置和速度（dù）控（kòng）製（zhì），構成位置半閉環伺服係統; 另一種（zhǒng）由光柵（shān）尺直接進行位置反饋，經直接位置反饋接口X55 實現位置控製，構成（chéng）位置全閉環（huán）伺服係統。通過設置不同的驅動參數、軸參數( 表1) ，實現全閉環（huán）和半閉（bì）環的切換。

     為了實（shí）現數控係統對機床運（yùn）動部件（jiàn）的精準控製，完成對測量反饋係統切換後，需要利用數控係統本身所具（jù）有（yǒu）的反向間隙（xì）誤差補償（cháng）、絲杆（gǎn）螺距誤差補償功能，對各個坐標軸的位置精（jīng）度進行補償，保證機床的加工精度。使用補償（cháng）指令如下:

G102; 補償開始

G100; 補償結束

補償格式: N． ． X． ． R． ． E． ．

N: 順序號

X: 軸名（míng）及補償坐標值

E: 補償值

R: 反向（xiàng）補償值（zhí）

例如: N20 X 120． R． 15 E． 25

     為了實現（xiàn）數（shù）控（kòng）係統對機床運動部件的精準控製，完成對測量反饋係統切換後（hòu），需要利用數控係（xì）統本身所具有的反向間隙誤差補償、絲杆螺距誤差補償功能，對各個坐標軸的位置精度進行補償，保證機（jī）床的加工（gōng）精（jīng）度。使用補償指令如下:

G102; 補償開始（shǐ）

G100; 補償結束

補償格式: N． ． X． ． R． ． E． ．

N: 順序號

X: 軸名及（jí）補償坐（zuò）標值

E: 補（bǔ）償值

R: 反向補償值

例如: N20 X 120． R． 15 E． 25

2 自（zì）動切換功能開發（fā）

     測（cè）量反饋係統（tǒng）的自（zì）動切（qiē）換功能需要兩（liǎng）個獨（dú）立的按鍵分別實現（xiàn）全閉環、半閉環的切換控製。由於菲迪亞係統提供的用戶自定義鍵數量有限，所以需要通過界麵開發擴展（zhǎn）用戶按鍵，滿足功能開發的需求。

     2． 1 界麵（miàn）開發

    菲迪亞C 係列產品提供3 種界麵開發（fā）形式:

      ( 1) 用戶軟（ruǎn）鍵（jiàn）擴展

     通過（guò）係統操（cāo）作界麵選項菜單，實現用戶自定義鍵的擴展。可在操作界（jiè）麵定義100 個用戶化軟鍵。

      ( 2) 用戶化界麵

      通（tōng）過係統提供的編程（chéng）語言，建立CUSTOM． VID 文件，形成（chéng）用戶化的按鍵及界麵。但需要外購編程手冊。

     ( 3) VSKP 軟件擴展按鍵

     通（tōng）過（guò）菲迪亞提（tí）供（gòng）的VSKP 軟件擴展用戶（hù）化特色軟鍵。用戶可更改按鍵界麵，形成自己的界麵風格，但需（xū）要按其提供（gòng）的編程格式編寫配置文件。

     基於滿足功能開（kāi）發需求，減少額外編程工作量，本文采用（yòng）第（dì）一種方法（fǎ），即通過（guò）在（zài）係統初始化文件( Fidia． ini) 內的［WS］區域下增加“CustomVertKey = CUSTOM”實現用戶軟鍵擴展，界麵（miàn）如圖3 所示。

     當按下“CUSTOM”軟鍵後，會打開一組（zǔ）空白水平軟鍵，通過“Custom keys”定義用戶（hù）化的特色軟鍵，即按（àn）鍵（jiàn）“X LINE”、“Y LINE”、“Z LINE”、“X MOTOR”、 “Y MOTOR”、“Z MOTOR”、“A LINE”。

X、Y、Z、A—分別表示坐標軸; 

LINE—表示全閉環;

MOTOR—表（biǎo）示半閉環（huán）。

     2． 2 功能實現

      通過（guò）擴（kuò）展的用戶軟鍵，利用AUCOL 編程語言（yán）提供的WRITEP 更改參（cān）數指令以（yǐ）及NCBLK 塊執行指令，開發全（quán）閉環與半閉（bì）環（huán）參數及補償數據自動切換。

     每個水平軟鍵有（yǒu）兩個內存位，MDSKnn 和MDLKnn，當按下圖（tú）3 所示用戶擴展按鍵時，係統會通過兩個內存位實現與AUCOL 編程語言的交互。本文以X 坐標軸為例，實現測（cè）量係（xì）統（tǒng）的自（zì）動切換。

     1) 全（quán）閉環、半閉環（huán）自（zì）動轉換

     使用AUCOL 編程語言，在編寫的PLC 程序內增（zēng）加（jiā）子進程，通過處（chù）理兩個內存位，利用WRITEP 寫參數指令實現全閉環（huán）、半閉環驅動參數、軸參數的更（gèng）改及生效。主要指令如（rú）下:

ACL MDSK00 按鍵判斷;

IFNE JUMP ONE020 跳轉;

ONE020:

WRITEP 0L，"

FDP0065 XM" 參數（shù）更改;

WRITEP 1B，"

FDBRESET" 參數生（shēng）效;

PEND 進程結束。

     ( 2) 補償數據切換

在plcblk． set 文件內增加補償數據，格式如下:

［MX0 = X0． E0 R0］ 半閉環補償數據;

［LX0 = X0． E0 R0］ 全閉環補償數據。

     以上補償數（shù）據，可以根據實際補償需要進行任意（yì）擴展。對補償數據（jù）進行更改及生效的子進程如下:

NCBLK G102 補償開（kāi）始;

TSTP " FDP0065 XM" 全閉環、半閉環判斷;

IFNE JUMP ONA030 跳轉全（quán）閉環補償;

NCBLK MX0 半（bàn）閉環補償（cháng）數據;

JUMP ONA040 跳轉補償（cháng）結束;

ONA030: NCBLK LX0 全閉環補償數據;

ONA040: NCBLK G100 補償結束;

PEND 進程結（jié）束。

3 結語（yǔ）

      通過對菲迪（dí）亞界麵開發及測量係統切（qiē）換機製的（de）研究，實現了按鍵操作完成測量反饋（kuì）係統的自動切換。該功能在GMC820u 五軸機床［4］的實際應用，能有效地保證（zhèng）機床的穩定運行［5 － 6］。在安裝、調試及維修過程中，不僅操作方便、實（shí）用性強，而且極大縮短了切換操作（zuò）時間，提高了工作效率。