(1)數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床監(jiān)控與編程系統(tǒng)的設計原則
  監(jiān)控和編程系統(tǒng)的設計原則為面向生產(chǎn)和面向用戶：
  1)面向生產(chǎn),，使數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床監(jiān)控和編程系統(tǒng)能完成所要求的各項控制,、管理和編程功能，面向控制和監(jiān)測,，實現(xiàn)實時控制和多務,。在系統(tǒng)的研究和開發(fā)中，采用了Windows NT的多線程技術(shù),，并引入了面向?qū)ο蟮脑O計思想,。
  2)面向用戶，要求人機界面友好,，易于移植,、擴展和修改。人機界面是用戶對系統(tǒng)質(zhì)量評價的重要方面,，美觀,、簡潔易懂和操作方便的人機界面是系統(tǒng)開發(fā)的一個重要方面。系統(tǒng)開發(fā)時人機界面的工作量很大,，控制領(lǐng)域的軟件系統(tǒng)一方面要接收用戶指令,，一方面還要處理來自被控對象的實時監(jiān)控信息，所以對系統(tǒng)的可靠性要求比較高,。人機界面為系統(tǒng)的實時要求和人的非實時性提供了必要的緩沖,，保證了系統(tǒng)的可靠性和實時性。
  (2)數(shù)控沖床監(jiān)控與編程系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設計

   數(shù)控沖床監(jiān)控和編程系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖如圖2所示,，其中虛線方框內(nèi)的手動處理,、I/O處理、自動處理,、仿真處理和回零處理等過程由控制機完成,，其數(shù)據(jù)詞典分類如下：
  1)數(shù)據(jù)類：圖形和加工數(shù)據(jù)、設置數(shù)據(jù),、MDI手動數(shù)據(jù),、自動和手動數(shù)據(jù),；
  2)文件類：NC文件、GRA文件（圖形和加工數(shù)據(jù)文件）和刀具文件,；
  3)指令類：輸入指令,、輸出指令、手動控制指令,、I/O檢查指令,、自動控制指令和回零控制指令；
  4)控制信息類：手動控制信息,、自動控制信息,、回零控制信息和I/O檢查控制信息,；
  5) NC代碼類等：結(jié)果坐標,、刀具參數(shù)、NC代碼,、NC代碼段和I/O狀態(tài),。
  數(shù)控沖床監(jiān)控和編程系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分為三部分：監(jiān)控子系統(tǒng)、編程子系統(tǒng)和刀具管理子系統(tǒng),，其中編程子系統(tǒng)包括圖形編程和手工編程兩部分,。手工編程只需調(diào)用Windows中已有的編輯器如Notepad即可實現(xiàn)。監(jiān)控和編程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示,。監(jiān)控,、編程和刀具管理三個子系統(tǒng)分別完成系統(tǒng)的一部分功能，相對獨立,，不同子系統(tǒng)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),、控制算法和控制模式等方面具有不同的性質(zhì)和特點，同時,，整個系統(tǒng)又是各子系統(tǒng)的有機組合,，有著密切的聯(lián)系，因而各子系統(tǒng)之間必須存在著信息交換和協(xié)調(diào)問題,。在進行系統(tǒng)的研究和設計時,，應盡量減少各部分之間的耦合，以利于各子系統(tǒng)功能的實現(xiàn)：同時應保持各系統(tǒng)之間清晰的信息接口,，以增強系統(tǒng)的重構(gòu)和擴展能力,。圖形編程系統(tǒng)菜單結(jié)構(gòu)見圖4，刀具管理系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)見圖5,。
 

   隨著當今制造業(yè)靈活快速制造的發(fā)展,，數(shù)控沖床也向著具有多種復合功能、更加穩(wěn)定可靠,、更大柔性,、適應多品種小量的方向發(fā)展,，有建立沖壓過程的柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。本文在進行數(shù)控系統(tǒng)監(jiān)控和編程系統(tǒng)的研究和開發(fā)時,，力求增強系統(tǒng)柔性,，將監(jiān)控和編程系統(tǒng)作為一個內(nèi)部彼此聯(lián)系、相互作用,、相互制約的集成性整體,。本系統(tǒng)各部分的功能相對獨立，刀具管理系統(tǒng)進行刀具庫和刀塔的管理和控制,，根據(jù)刀具和刀塔參數(shù)生成刀具文件,；圖形編程系統(tǒng)根據(jù)輸入的圖形和加工信息生成NC程序文件；監(jiān)控系統(tǒng)則對沖床加工進行監(jiān)控和控制,。另一方面,，整個系統(tǒng)又是一個相互聯(lián)系、相互制約的集成性整體,，圖形編程時,，要以刀具管理系統(tǒng)所生成的刀具文件為依據(jù)進行人機交互刀具選擇；而在對沖床進行自動加工控制時,，需要輸入相應的NC程序,，而且在加工前要進行刀具檢查，檢查該NC程序所需刀具和刀塔上安裝的刀具是否一致,。圖6所示為本系統(tǒng)各部分之間的聯(lián)系,。
圖6監(jiān)控和編程系統(tǒng)的內(nèi)部聯(lián)系

  系統(tǒng)的總體控制流程如圖7所示。系統(tǒng)開啟,，上位機與控制機,、沖床聯(lián)機后，即可進行沖床監(jiān)控,，同時進行在線編程刀具管理,；也可單獨進行離線編程和刀具管理。
圖7系統(tǒng)總體控制流程

  如上所述,，本系統(tǒng)被劃分為監(jiān)控,、編程和刀具管理子系統(tǒng)，而在各子系統(tǒng)的研究和開發(fā)過程中,，作者引入了面向?qū)ο笤O計思想,，并采用流行的Windows NT技術(shù)解決了一些核心問題。
  (3)監(jiān)控與編程系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)方案
  在監(jiān)控和編程系統(tǒng)的開發(fā)中,，作者選用了Microsft Windows NT
操作系統(tǒng),，開發(fā)平臺選用了Microsoft Visual C++4.0。
  1)由于本監(jiān)控和編程系統(tǒng)為工業(yè)控制領(lǐng)域系統(tǒng)，所以操作系統(tǒng)的安全性顯得非常重要,。Windows NT完全利用了Intel80386芯片保護模式的安全特性,，操作系統(tǒng)的各級模塊運行在不同的權(quán)限等級當中，互相不能干擾,，各進程也運行在完全獨立的虛擬機(VMM)中,，對操作系統(tǒng)和其它進程無法干預。Windows 95和Windows NT有許多相同之處,，但Windows 95設計的目標是為PC主流系統(tǒng)配置操作系統(tǒng),，以普及為主，而Windows NT則以高技術(shù),、高性能為目標,，其完善的性能監(jiān)控以及事件登錄服務，使它較Windows 95更好管理,，更安全,、穩(wěn)定、強壯,。在本系統(tǒng)的開發(fā)中選用既具有Windows 95操作系統(tǒng)友好的人機界面,，又具有非常穩(wěn)固的安全性的Microsoft Windows NT 4.0操作系統(tǒng),。
  2)編程語言采用的是面向?qū)ο蟮腃++語言,，所選用的MicrosoftVisual C++4.0是一個非常通用、流行而且功能強大的軟件編程平臺,。