在五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)過程中，我們選擇工控機(jī)作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。工控機(jī)本身符合多種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是一種開放化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，與常用的微機(jī)有良好的兼容性，有大量的軟硬件的支持。目前工控機(jī)底板插槽總線類型主要有兩種：ISA總線(工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線)和PCI總線(外圍設(shè)備接口)。ISA總線的數(shù)據(jù)傳輸速率比較低，但已能滿足數(shù)控系統(tǒng)的需要。同時(shí)，高總線速率會(huì)對(duì)各功能模塊的硬件提出更高的要求。因此，我們選用ISA總線作為所有模塊設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。
由于五軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)算法復(fù)雜，有大量浮點(diǎn)運(yùn)算，對(duì)實(shí)時(shí)性要求又較高，我們選用Pentium 166 CPU完成插補(bǔ)運(yùn)算。另外，系統(tǒng)中各個(gè)坐標(biāo)軸還需具備位置控制功能，位置控制實(shí)時(shí)性很強(qiáng)，且控制軸數(shù)比較多，該任務(wù)與插補(bǔ)共用一個(gè)CPU會(huì)導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)主機(jī)負(fù)擔(dān)太重，實(shí)時(shí)性不易保證，而且故障風(fēng)險(xiǎn)過于集中，較好做法是每根軸采用一個(gè)獨(dú)立的CPU進(jìn)行控制，采用層次式體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成系統(tǒng)。根據(jù)位置控制CPU與主機(jī)交互信息方法的不同，分為兩種結(jié)構(gòu)(見圖1)。第一種結(jié)構(gòu)把位置控制板直接插到工控機(jī)底板的ISA插槽中，在這種情況下，主機(jī)與多個(gè)位控板之間直接進(jìn)行信息傳輸，由于位控板CPU速度低，數(shù)據(jù)通訊階段會(huì)浪費(fèi)主機(jī)CPU資源，控制軸數(shù)越多，主機(jī)CPU的效率就越低。此外，主機(jī)還需采取措施來(lái)保證多個(gè)位控板在時(shí)間上的準(zhǔn)確同步。因此，我們選擇了第二種結(jié)構(gòu)。第二種結(jié)構(gòu)采用單獨(dú)的通訊機(jī)完成主機(jī)與位控板之間的信息傳遞。通訊機(jī)一方面通過雙口存儲(chǔ)器與主機(jī)之間進(jìn)行信息交換，另一方面通過自建的局部總線與位控板進(jìn)行信息交換。雙口存儲(chǔ)器容量為2kb，它同時(shí)也起數(shù)據(jù)緩沖器的作用。這種方案大大減少了主機(jī)用于信息交換的CPU時(shí)間。
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