菲迪亞C 係列數控係統機床是一種高精度、高效率的自動化（huà）設備。該係列機床（chuáng）具有兩套測量反饋係統［1］，一（yī）套是由伺服電動機及編碼器構成的半閉環係統，實（shí）現對速度控製;另（lìng）一套由光柵尺構（gòu）成的全閉環係統，實現對位置的控製。在數（shù）控機床的製造及使用周期（qī）中，兩種測量反饋係統經常（cháng）需要進行手動切換實現位置控製，切換時不僅需要單獨運行BRUCO 軟（ruǎn）件，進行驅動部分參數的設置，而且還要在用戶操作界麵下設置軸參數，激活相應的補償數據，進行數控係統的初始化［2］。以上手（shǒu）動切換過程繁瑣，極易出錯（cuò），通常要（yào）求具有豐富經驗的調試、維護人員進行操作［3］。為了提高工（gōng）作效率（lǜ），實（shí）現測量係統（tǒng）簡單、可（kě）靠的切換，本（běn）文通過對菲迪亞C 係列數控係（xì）統界（jiè）麵開發技術（shù）及（jí）測量係統切換機製的研究，利用菲迪亞係統的用戶接口功能，在係（xì）統界麵上集成可視化的操作軟鍵，結合AUCOL 編程語言，開發出測量反（fǎn）饋係統的自動切（qiē）換功能，並（bìng）成功應用於GMC820u 五軸數控機床。

1 測量係統切換控製原理

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

     菲迪亞C 係列產品（pǐn）控製核心為CPU5 板，通過PCI 插槽安（ān）裝在工控機的（de）主板上，實現數（shù）控係統所有的功能，其中FFB1 控製板為係統的通訊接口，經高速現場總線，與數字驅動單元進行通（tōng）訊，接收來自CPU5板的控製指令，完成（chéng）係統對坐標軸的位置、速度控製。數字驅動單元反饋接口如圖2 所示。數控係統的位置控製有兩種實現方式，一種是通過伺服電動機上的編（biān）碼器反饋，經接口X51 實現（xiàn）位置和速度控製，構成位置半閉環伺服係統（tǒng）; 另一種由光柵尺直接進（jìn）行位置反饋，經（jīng）直接位置反饋接口X55 實（shí）現位置控製，構成位（wèi）置（zhì）全閉環伺服係統。通過設置不同的驅動參數、軸參數( 表1) ，實現全閉環和半閉環的切換。

     為了實現數控係統（tǒng）對機床運動部件的精準（zhǔn）控（kòng）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（zhì）精度進行補償，保（bǎo）證機床的加工（gōng）精度。使用補償指令如下:

G102; 補償開始（shǐ）

G100; 補償結（jié）束

補償格式（shì）: N． ． X． ． R． ． E． ．

N: 順序號（hào）

X: 軸名及補償（cháng）坐標值

E: 補償值

R: 反向補償值

例（lì）如: N20 X 120． R． 15 E． 25

     為了實現數控（kòng）係（xì）統對機床運動部件的精準控（kòng）製，完成對測量反饋係統切換後，需要（yào）利用數控係統本身（shēn）所（suǒ）具有（yǒu）的反向間隙誤差補償、絲杆螺距誤差補償功能，對各個坐標（biāo）軸（zhóu）的位置精度進行補償，保證機床的加工精度。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: 順序號

X: 軸名及補償坐標值

E: 補償（cháng）值

R: 反向補償值

例如: N20 X 120． R． 15 E． 25

2 自動切換功能開發

     測量反饋係統的自動切換功能需要兩個獨立的按鍵（jiàn）分別（bié）實現全閉環、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用戶按鍵，滿足功能開發的需求。

     2． 1 界麵（miàn）開發（fā）

    菲（fēi）迪亞C 係（xì）列產品提供3 種界麵開發形式:

      ( 1) 用戶軟鍵擴展

     通過係統操作界麵（miàn）選項菜單，實現用戶自定義鍵的擴展。可在操作界麵定義100 個用戶（hù）化軟鍵（jiàn）。

      ( 2) 用戶化界麵

      通過係統提供的編程語言，建立CUSTOM． VID 文件，形成用戶化的按鍵及界麵。但（dàn）需（xū）要外購編程手冊。

     ( 3) VSKP 軟件擴展按鍵

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

     基於滿足（zú）功能開發需求，減少額外編程工作（zuò）量，本（běn）文采（cǎi）用第一種方法，即通過在係統初始化文件（jiàn）( Fidia． ini) 內的［WS］區域下增加“CustomVertKey = CUSTOM”實現用戶軟鍵擴展，界麵如圖3 所（suǒ）示。

     當按（àn）下（xià）“CUSTOM”軟鍵後，會打開（kāi）一組空（kōng）白水平軟鍵（jiàn），通過“Custom keys”定義用（yòng）戶化（huà）的特色軟鍵，即按鍵“X LINE”、“Y LINE”、“Z LINE”、“X MOTOR”、 “Y MOTOR”、“Z MOTOR”、“A LINE”。

X、Y、Z、A—分別表示坐標軸; 

LINE—表示全閉環;

MOTOR—表示半閉環。

     2． 2 功能實現

      通（tōng）過擴展的用戶軟（ruǎn）鍵，利用AUCOL 編程語言提供的WRITEP 更改參數指令以及NCBLK 塊執行指令，開發全閉環（huán）與半閉環參數及補償數據自動切換。

     每個水（shuǐ）平軟鍵（jiàn）有兩個內存位，MDSKnn 和MDLKnn，當按下圖3 所示用戶擴展按鍵時，係統會通過兩個內（nèi）存位實現（xiàn）與AUCOL 編程語言的交互。本文以X 坐標軸為例，實現測量係統的自動切（qiē）換。

     1) 全閉環、半閉環自動轉換

     使用AUCOL 編程語（yǔ）言，在編寫的PLC 程序（xù）內增（zēng）加子進程，通過處理兩個內存位，利用WRITEP 寫參數指令實現全閉環、半閉環驅動（dòng）參數、軸參數的（de）更改及生效。主要（yào）指令如下:

ACL MDSK00 按鍵判斷;

IFNE JUMP ONE020 跳（tiào）轉（zhuǎn）;

ONE020:

WRITEP 0L，"

FDP0065 XM" 參數更改;

WRITEP 1B，"

FDBRESET" 參數生效;

PEND 進程結束。

     ( 2) 補償數據切換

在plcblk． set 文件內增加補償（cháng）數據（jù），格式如下（xià）:

［MX0 = X0． E0 R0］ 半閉環補償數據;

［LX0 = X0． E0 R0］ 全閉環補償數據。

     以上補償數據，可以根據實際補償需要進行任意擴展。對（duì）補償數據進行更改及生效的子進（jìn）程如（rú）下:

NCBLK G102 補償開始;

TSTP " FDP0065 XM" 全閉環、半閉環判斷（duàn）;

IFNE JUMP ONA030 跳轉全閉（bì）環（huán）補償;

NCBLK MX0 半閉環補償數據;

JUMP ONA040 跳轉補償結束;

ONA030: NCBLK LX0 全閉環補償數據;

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（tǒng）切換機製的研究，實現了按（àn）鍵（jiàn）操作完成（chéng）測量反饋係統的自動切（qiē）換。該功能在GMC820u 五軸機床（chuáng）［4］的實際應用，能有效地保證機床的穩定運行［5 － 6］。在安（ān）裝、調試及維修過程中，不僅操作方便（biàn）、實用性強，而且極大縮短了切換操作時間，提高了（le）工作效率。