菲迪亞C 係列（liè）數控係統機床是一種高精度、高效（xiào）率的自動（dòng）化設備。該係列機床具有兩套測量反饋（kuì）係統［1］，一套是由伺服電動機及編碼器構成的（de）半閉環（huán）係統，實現對速度控製;另一套由光柵尺構成的（de）全閉環係統，實現對位置的控製。在數控機（jī）床的製造及使用周期中，兩種測量反饋係統經常需要進行手動（dòng）切換（huàn）實現位置控製，切（qiē）換時不僅需要（yào）單獨運行BRUCO 軟件，進行驅（qū）動部分參數的設置，而（ér）且還要在用（yòng）戶操作界麵下設置軸參數，激活（huó）相應的補償（cháng）數據，進（jìn）行數控係統的（de）初始（shǐ）化［2］。以上手動切換過程繁瑣，極易出錯，通常要求具有豐富經驗的調試、維護人員進（jìn）行操作［3］。為了提高工作效率，實現測量係統簡單、可靠的切換，本文通過對菲迪亞C 係列數控係統界麵（miàn）開發技術（shù）及測量係統切換機製的（de）研（yán）究，利用菲迪亞係（xì）統的用戶（hù）接口（kǒu）功能，在（zài）係（xì）統界麵上集成可視化（huà）的操作軟鍵（jiàn），結合AUCOL 編程語言，開發出測量反饋（kuì）係統的自（zì）動切換功能，並成功應用於GMC820u 五軸數控機床。

1 測量係統切換（huàn）控製原理

     菲迪亞C 係列產品是基於PC 的數控係統。其數控係統由用戶界麵和CNC 控製（zhì）兩部分組成。用戶界麵運行在WindowsXP 操作係統環境下，CNC 控製部分（fèn）通過菲迪亞的CPU5 控製板實（shí）現程序運行、軸控製等功能，是現代的開放型（xíng）結構，其控製原理［1］如圖1。

     菲迪亞C 係列產品控製核心（xīn）為CPU5 板，通過PCI 插槽安裝在工控機的主板上，實現數控係統所有的功能，其中FFB1 控製板為係統的通（tōng）訊接口，經高速現（xiàn）場總線，與數（shù）字驅動單元進行通訊，接收來自CPU5板的（de）控（kòng）製指令，完成係統對坐標軸的位置、速度控製。數字（zì）驅動單元反饋（kuì）接口如圖2 所示。數控係統的位置控製有兩種實現（xiàn）方式，一種是通過伺服電（diàn）動機上的編碼器反饋（kuì），經接（jiē）口X51 實現位置和速度控製，構成位置（zhì）半閉環伺服係統; 另一種由（yóu）光柵尺直接進（jìn）行位置反饋，經直接（jiē）位置反饋（kuì）接口X55 實現位置控製，構成位置全閉（bì）環伺服係統。通過設（shè）置不同的驅動參數、軸參數( 表1) ，實（shí）現（xiàn）全閉環和（hé）半閉環（huán）的切換。

     為了實現數控係統對機床運（yùn）動部件的精準控製，完成對測量反饋係統切換後，需要利用數控係統本身所（suǒ）具有的反向間隙誤差補償、絲杆螺距誤差補（bǔ）償功能，對各個坐標軸的位置（zhì）精度（dù）進行補償，保證（zhèng）機床的加工精（jīng）度。使用（yòng）補償指令如下:

G102; 補償開始

G100; 補償結束

補（bǔ）償格式: N． ． X． ． R． ． E． ．

N: 順序號

X: 軸（zhóu）名及補償（cháng）坐標值

E: 補償值

R: 反向補償值

例如: N20 X 120． R． 15 E． 25

     為了實現數控係統對機（jī）床運動部件的精（jīng）準控製，完成對測量反饋係統切換（huàn）後，需要利用數控係統本身所具有的反向（xiàng）間隙誤差補償、絲杆螺距誤差補償功能，對各個坐（zuò）標軸的位置精度進行補償，保證機床（chuáng）的加工精（jīng）度。使用補償指令如下（xià）:

G102; 補償開始

G100; 補償結束

補（bǔ）償格式: N． ． X． ． R． ． E． ．

N: 順序（xù）號

X: 軸（zhóu）名及補償坐標值

E: 補償值

R: 反向補償值

例如: N20 X 120． R． 15 E． 25

2 自動切換（huàn）功能開發

     測量反饋係（xì）統的自（zì）動切換功能需要（yào）兩個獨立的按鍵分別實現全閉環、半閉環的切換控製。由於菲迪亞係統提供的用（yòng）戶自定義鍵（jiàn）數量有限，所以需要通過界（jiè）麵開發擴展用戶按鍵，滿足功能開發的需求。

     2． 1 界麵開發

    菲迪亞C 係（xì）列產品提供3 種界麵開（kāi）發（fā）形式:

      ( 1) 用戶軟鍵擴展

     通過係統操作界麵選項菜單，實現用戶自定義鍵的擴展。可在操作界麵定（dìng）義100 個用戶化軟（ruǎn）鍵。

      ( 2) 用戶化界麵

      通過係統提（tí）供的編程語言，建立（lì）CUSTOM． VID 文件（jiàn），形成用戶化的按鍵及界麵。但需要外（wài）購編程手冊。

     ( 3) VSKP 軟件擴展按鍵

     通過菲迪亞提供的VSKP 軟件擴展用戶化（huà）特色軟鍵（jiàn）。用戶可更改按鍵（jiàn）界麵，形成自己的界麵風格（gé），但需要按其提供的編程格式編寫配置文件。

     基於滿足功能開發需求，減少額外編程工作量，本文采用第一種方法（fǎ），即通過在係統初始化文件（jiàn）( Fidia． ini) 內的［WS］區域下增加“CustomVertKey = CUSTOM”實現用戶（hù）軟鍵擴展，界麵（miàn）如圖（tú）3 所示。

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

X、Y、Z、A—分別表示坐標（biāo）軸; 

LINE—表示全閉環;

MOTOR—表示半閉環。

     2． 2 功能實現

      通過擴展的用戶軟鍵，利用AUCOL 編程語言提供的WRITEP 更改參（cān）數指令以及NCBLK 塊執行指令，開發（fā）全閉環與半閉環參數及（jí）補（bǔ）償數據自動切換。

     每個水平（píng）軟鍵有兩個內存位，MDSKnn 和MDLKnn，當按下圖3 所示用戶擴展按鍵（jiàn）時，係統會通過兩個內存位實現與AUCOL 編程語言的交（jiāo）互。本文以X 坐標軸為例，實現測量係統（tǒng）的自動切換。

     1) 全閉環、半閉環自動轉換

     使用AUCOL 編程語言，在編寫的（de）PLC 程序內增加子進程，通過處理兩個內存位，利用WRITEP 寫參數指（zhǐ）令實現全閉（bì）環、半閉環驅動參數、軸參數的更改及生效。主要指令如下:

ACL MDSK00 按鍵判斷;

IFNE JUMP ONE020 跳轉;

ONE020:

WRITEP 0L，"

FDP0065 XM" 參數更改（gǎi）;

WRITEP 1B，"

FDBRESET" 參數生效;

PEND 進程結束（shù）。

     ( 2) 補償數據（jù）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（quán）閉環（huán）補（bǔ）償數（shù）據。

     以上補償數據，可以根據實際補償需要進行任意擴展（zhǎn）。對補償數據進行更（gèng）改及生效的子進程如下:

NCBLK G102 補（bǔ）償開始;

TSTP " FDP0065 XM" 全閉（bì）環、半閉環判（pàn）斷;

IFNE JUMP ONA030 跳轉全閉環補償;

NCBLK MX0 半閉環補償數（shù）據;

JUMP ONA040 跳轉補償結束;

ONA030: NCBLK LX0 全（quán）閉環補償數據;

ONA040: NCBLK G100 補償結束;

PEND 進程結束。

3 結語

      通（tōng）過對菲迪亞界麵開發及測量係統切換機製的研究，實現了按鍵操作完成測量反饋（kuì）係統的自動（dòng）切換（huàn）。該功能在GMC820u 五軸機床［4］的實（shí）際應用，能（néng）有效（xiào）地保證機床的穩定運行［5 － 6］。在安裝、調試及（jí）維修過程（chéng）中，不僅操作方便、實用性強，而且極大縮（suō）短了切換操作時間，提高了工作效率。