PC机和单片机的激光加工机控制系统对比

　　1 引言

　　激光加工技术按应用可分为激光切割、激光焊接、激光热处理。它已在汽车、电子、电器、航空、航天、机械、冶金、能源、交通等行业中得到广泛的应用，与常规加工技术相比，激光加工存在如下的优势：

　　(1)由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的;

　　(2)它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、高熔点的材料;

　　(3)激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件;

　　(4)激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位影响极小，因此其热影响区小，工件变形小，后续加工量小;

　　(5)由于激光束易于导向，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法;

　　(6)使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。

　　但现有的激光加工机多采用机械变速或单板机进行控制，存在着操作繁杂、控制单调、编程困难、程序不易保存、不直观等缺点，不能适应激光技术的使用要求，因此我们开发了多功能激光加工机的微机控制系统。本系统采用主从分布式控制，PC机作为主控制单元，51系列单片机作为从控制单元。即控制系统上位机为PC机，下位机为单片机系统。

　　2 系统组成与工作原理

　　2.1 系统硬件原理

　　图1中PC机为配置齐全的奔腾二代586微机，包括VGA彩显，通用键盘，一个20G硬盘，128M内存。考虑到本系统中有多项工作需同时执行，因而选用分布式控制方式，采用PC机和8031一单片机分布控制执行机构。

　　2.1.1 PC机的功能

　　作为主控制单元的PC机，其主要功能：

　　(1)完成信息加工。包括加工信息的输人、修改、缩放，并且把编辑的图形、汉字加工信息转换成系统所需要的控制信息。

　　(2)完成加工信息的开环模拟显示和加工过程中的即时加工轨迹的显示。

　　2.1.2 8031单片机的功能

　　作为从控制单元8031单片机，主要功能：

　　(1)接受主控制单元生成的控制信息，将其转化为步进电机所需的电脉冲，脉冲的频率特性和占空比满足步进电机驱动电源的要求。

　　(2)步进电机的脉冲分配器。脉冲分配器采用软件实现，因而电机的升、降频均实行实时软件控制，大大降低了电机运行时和升、降频时的失步、增步、颤抖和噪音。

　　2.2 主从控制单元的通讯方式

　　本系统的主控单元和从控单元不必分开，把从控制单元做成了PC总线扩展板，直接插人主控单元的扩展槽中，通过PC总线直接通讯，从控单元共用主机电源，这样不仅优化了系统结构，而且提高了系统可靠性。