0 引言
激光加工过程是个多参数过程，激光功率、扫描速度、送粉量大小、熔池温度等都会对最终成型件好坏产生影响。目前激光加工过程这些参数的设定往往都是采用试错法，通过试验反复修正，对十功率、送粉量大小的控制往往也是在实验过程中采用手动调节来控制，通常会中断制造流程，影响制造效率。本文基十PMAC数控系统，借助PMAC系统的开放性，通过对现有GS-TFL-10KW型高功率CO2激光器设备的改造，实现了对激光器功率、送粉量大小实时调节的光粉一体化控制。
1 系统硬件设计方案
光粉一体化控制主要包括送粉、光栅、激光功率这三个方面的控制。送粉量大小由送粉步进电机转速快慢来控制，而对十步进电机的控制则是用PMAC控制片的一路编码输出与步进驱动器相连接来控制。与传统用独立单片机来控制的送粉器相比，其好处是有利十系统控制的一体化实现，制造过程无需中断。同时使用两路PMAC扩展光电隔离I/O口通过继电器来控制光栅气缸和送粉电机的开与关，这样在编程中通过改变PMAC中相应M变量的值就可以实现何时送粉与停粉、何时出激光与关闭激光的控制。
GS-TFL-10KW型高功率CO2激光器属十高频激励激光器，其输出功率的大小由谐振腔内激励电流的大小来决定。而对十激励电流大小的调节，原装置是通过一个手调电位计阻值的变化，调节电流给定电平经多级放大后来控制高压激励电流大小。为了便十系统集成，这里采用了MAXIN公司MAX5451数字电位计取代原先的手调电位计。数字电位计实时阻值的大小由MEGA8与上位机RS232通信获得。具体的工艺参数功率数值与电位计的阻值的对应关系则是通过多次试验的方法，在多次试验取得的数据基础上采用模糊算法来获得一个最佳匹配关系。系统的上位机为装有Windows98系统的PC工控机。
2 系统软件设计
2.1 下位机软件设计
系统的软件设计部分可分为上位机与下位机两部分。下位机主要功能是MEGA8通过RS232协议与PC工控机通信，在收到功率改变报文后，输出脉冲到MAX5451芯片，改变其阻值大小，同时用4个8段LED数码管显不出当前功率值大小。
MFGA8初始化之后打开USART串行中断，如果没有中断事件发生则显示当前的功率值，一旦上位机向下位机发送功率调整报文，则触发中断进入中断服务程序。下位机根据报文的内容对数字电位计作出相应调整，调整完毕向上位机发送一个确认报文，上位机根据能否正确接收到这个返回报文确定是否需要重发调整功率报文。如果以上步骤都正确则更新功率显不内容。
2.2 上位机软件设计
PMAC作为一个开放式系统有四大变量L、P、Q、M、M变量主要负责与系统存贮器、I/O口打交道。对M变量操作就能控制继电器的吸合与释放。例如:M1=1吸合继电器打开送粉电机，M1=0释放继电器关闭送粉电机，通过操作M变量即可达到控制电机和光栅的作用。然而功率的调整是一个变化过程，并非一两个开关量就能表示出，因此这里采用的是在Windows平台下通过编写第三方软件作为桥梁连接下位机和PMAC的方案。
32位应用程序在Windows系统下调用PCOMM32.DLI_动态连接库文件来操作PMAC PCOMM32.DLL，成为应用程序与PMAC打交道的一个桥梁。在PMAC运动程序里只需设置一个P变量假设为P1，写入此时需要的功率值。第三方软件通过PCOMM32.DLL提供的接口函数不断查询监视P1变量值，如果前后两次P1变量值发生改变则表示需要调整功率，此时第三方软件先发送PMAC的H命令暂停运动程序的运行，再与MEGA8进行一次串口通信发送当前设定的功率值，MEGA对功率作出一次调整，完成之后再恢复运动程序的运行。
程序挂角攀褥PCOMM32. DLI_动态连接库提供的PmacGctVariablc()函数，它的功能是获取PMAC某
一变量的值。这样在上位机上运行PMAC数控运动程序代码并预设P1某一功率值，同时运行监视软件。如果数控运动代码进入需要设置功率的代码段，对P1赋值，前后两次P1值发生改变，被监视软件检测到，立即中断数控程序运行，功率调整之后再次恢复运行。考虑到软件的响应时间，还可在数控代码里需要改变功率的地方加上DWELI_命令做适当延时一。
3 结束语
通过MFGA8单片机，PMAC提供的接口函数实现了大功率CO2激光器送粉及光粉一体化控制。在功率的调整上系统避开了纯硬件的设计，而是利用PMAC的开放性编写应用程序进行串口通信调整功率的方法，为以后通过检测熔池温度、CCD图像分析等方法来实现功率的闭环控制提供了方便。此外还可以充分利用工控机强大的CPU运算能力实现各种算法，为以后闭环控制提供了算法保证。
(审核编辑: 智汇张瑜)
