非圆截面车削数控系统由数控初始化及管理功能模块、普通数控的实时控制模块和直线伺服系统实时控制模块3部分组成，其结构如图1所示。为了满足车削加工的实时性能，采用上下位机、多处理器的体系结构。工控机作为系统的上位机，多轴运动控制器和直线电机控制器作为数控系统的下位机，3个处理器分别管理系统对应的3个功能模块。
工控机不参与车削加工的实时控制，只完成数控(NC)程序的初始化、人机交互、数据显示、故障报警显示、以及当前工件的加工信息显示等功能。系统使用GT多轴运动控制器完成普通数控模块的实时控制，主要完成x, z轴的运动控制、主轴控制、刀位控制、冷却液控制和故障检测等工作。
非圆截面生成模块主要是依靠专用DSP控制器来实现的。本系统采用TMS 320F240作为高频响直线电机的核心控制器。为了实现直线电机、机床主轴、X和Z轴的协调控制，通过主轴编码器反馈主轴的实时位置到DSP控制器，系统捕获到该反馈信号后，更新直线电机的目标位置信息，实现一级中断控制。 2 多处理器协调控制 在整个控制系统中，有3个微处理器同时协调工作，包括多轴运动控制器(GT DSP控制器)、工控机、以及直线电机专用控制器。在进行非圆车削时，3个处理器协调工作，相互通信，达到实时控制目标。 nextpage 2.1 多轴伺服运动控制 本系统采用的多轴运动控制器为固高科技有限公司的GT-400-SV型4轴运动控制器。它适用于模拟量控制及脉冲控制的交流或直流伺服电机、步进电机等的多种控制场合。采用该运动控制器进行控制时，上位机采用抗干扰性很强的工控机，工控机与多轴运动控制器的连接采用ISA接口。 工控机通过主机通讯接口与GT-400-SV运动控制器交换信息。包括向运动控制器发出运动控制指令，并通过该接口获取运动控制器的当前状态和相关控制参数。运动控制器完成实时轨迹规划、位置闭环伺服控制、主机命令处理和控制器I/O管理。运动控制器通过编码器接口，获得运动位置反馈信息，通过4路模拟电压输出(或脉冲输出)接口，控制伺服电机实现主机要求的运动。所有数控系统的G功能、M功能、T功能和其他机床逻辑控制PLC程序都是在GT-400-SV上运行，只有非圆截面生成的控制指令由直线电机专用控制器实现。 2.2 直线电机控制直线电机的控制采用高性能的DSP控制器来实现，本系统采用的是TI公司的TMS 320F 240控制器。它把TM S320C2XX的核心CPU与用于电机控制优化的几个先进外围设备结合在一起，从而使TMS 320F 240成为应用于电机控制的理想微处理器。TMS 320F 240芯片内部有544字的数据/程序RAM、16kB的F1ashE2PROM，对于一般的控制应用，不需外扩数据/程序存储器，简化了系统结构。由于采用 Harvard结构和流水线操作，TMS 320F 240大大提高了指令执行速度。直线电机的控制采用中断方式实现，实际工作时通过主轴编码器的位置反馈中断实现与上位机和GT-400-SV运动控制器的协调控制。
从图1和图2可知，工控机通过串口把非圆型线数据下载到数字信号处理器，通过GT-400-SV运动控制器给出I/O信号控制加工循环的启停。主轴编码器的反馈信号通过中断控制模块作为直线电机实时控制的目标触发，当接收到一个反馈中断后，控制器就取新的目标位置作为控制对象，实现实时反馈控制。通过这种硬件协调的方法，可以安全可靠地实现非圆截面的高速加工，而工控机不用参与处理这种高速控制运算，所以可以提高工控机的其他工作效率，而且系统工作更加可靠。
