0 引言

　　激光加工過程是個多參數過程，激光功率、掃描速度、送粉量大小、熔池溫度等都會對最終成型件好壞產生影響。目前激光加工過程這些參數的設定往往都是采用試錯法，通過試驗反復修正，對十功率、送粉量大小的控制往往也是在實驗過程中采用手動調節來控制，通常會中斷制造流程，影響制造效率。本文基十PMAC數控系統，借助PMAC系統的開放性，通過對現有GS-TFL-10KW型高功率CO2激光器設備的改造，實現了對激光器功率、送粉量大小實時調節的光粉一體化控制。

1 系統硬件設計方案

　　光粉一體化控制主要包括送粉、光柵、激光功率這三個方面的控制。送粉量大小由送粉步進電機轉速快慢來控制，而對十步進電機的控制則是用PMAC控制片的一路編碼輸出與步進驅動器相連接來控制。與傳統用獨立單片機來控制的送粉器相比，其好處是有利十系統控制的一體化實現，制造過程無需中斷。同時使用兩路PMAC擴展光電隔離I/O口通過繼電器來控制光柵氣缸和送粉電機的開與關，這樣在編程中通過改變PMAC中相應M變量的值就可以實現何時送粉與停粉、何時出激光與關閉激光的控制。

　　GS-TFL-10KW型高功率CO2激光器屬十高頻激勵激光器，其輸出功率的大小由諧振腔內激勵電流的大小來決定。而對十激勵電流大小的調節，原裝置是通過一個手調電位計阻值的變化，調節電流給定電平經多級放大后來控制高壓激勵電流大小。為了便十系統集成，這里采用了MAXIN公司MAX5451數字電位計取代原先的手調電位計。數字電位計實時阻值的大小由MEGA8與上位機RS232通信獲得。具體的工藝參數功率數值與電位計的阻值的對應關系則是通過多次試驗的方法，在多次試驗取得的數據基礎上采用模糊算法來獲得一個最佳匹配關系。系統的上位機為裝有Windows98系統的PC工控機。

2 系統軟件設計

　　2.1 下位機軟件設計

　　系統的軟件設計部分可分為上位機與下位機兩部分。下位機主要功能是MEGA8通過RS232協議與PC工控機通信，在收到功率改變報文后，輸出脈沖到MAX5451芯片，改變其阻值大小，同時用4個8段LED數碼管顯不出當前功率值大小。

　　MFGA8初始化之后打開USART串行中斷，如果沒有中斷事件發生則顯示當前的功率值，一旦上位機向下位機發送功率調整報文，則觸發中斷進入中斷服務程序。下位機根據報文的內容對數字電位計作出相應調整，調整完畢向上位機發送一個確認報文，上位機根據能否正確接收到這個返回報文確定是否需要重發調整功率報文。如果以上步驟都正確則更新功率顯不內容。

　　2.2 上位機軟件設計

　　PMAC作為一個開放式系統有四大變量L、P、Q、M、M變量主要負責與系統存貯器、I/O口打交道。對M變量操作就能控制繼電器的吸合與釋放。例如:M1=1吸合繼電器打開送粉電機，M1=0釋放繼電器關閉送粉電機，通過操作M變量即可達到控制電機和光柵的作用。然而功率的調整是一個變化過程，并非一兩個開關量就能表示出，因此這里采用的是在Windows平臺下通過編寫第三方軟件作為橋梁連接下位機和PMAC的方案。

　　32位應用程序在Windows系統下調用PCOMM32.DLI_動態連接庫文件來操作PMAC PCOMM32.DLL，成為應用程序與PMAC打交道的一個橋梁。在PMAC運動程序里只需設置一個P變量假設為P1，寫入此時需要的功率值。第三方軟件通過PCOMM32.DLL提供的接口函數不斷查詢監視P1變量值，如果前后兩次P1變量值發生改變則表示需要調整功率，此時第三方軟件先發送PMAC的H命令暫停運動程序的運行，再與MEGA8進行一次串口通信發送當前設定的功率值，MEGA對功率作出一次調整，完成之后再恢復運動程序的運行。

　　程序掛角攀褥PCOMM32. DLI_動態連接庫提供的PmacGctVariablc()函數，它的功能是獲取PMAC某

　　一變量的值。這樣在上位機上運行PMAC數控運動程序代碼并預設P1某一功率值，同時運行監視軟件。如果數控運動代碼進入需要設置功率的代碼段，對P1賦值，前后兩次P1值發生改變，被監視軟件檢測到，立即中斷數控程序運行，功率調整之后再次恢復運行。考慮到軟件的響應時間，還可在數控代碼里需要改變功率的地方加上DWELI_命令做適當延時一。

3 結束語

　　通過MFGA8單片機，PMAC提供的接口函數實現了大功率CO2激光器送粉及光粉一體化控制。在功率的調整上系統避開了純硬件的設計，而是利用PMAC的開放性編寫應用程序進行串口通信調整功率的方法，為以后通過檢測熔池溫度、CCD圖像分析等方法來實現功率的閉環控制提供了方便。此外還可以充分利用工控機強大的CPU運算能力實現各種算法，為以后閉環控制提供了算法保證。