位置伺服系统误差分析及控制器的设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 题目 位置伺服系统误差分析及控制器的设计 摘要 位置伺 服 系统又称位置随动系统，主要解决对象的位置控制问题，根本任务就是实现执行机构对位置指令的准确跟踪，系统的输出量或称被控制量一般是负载的空间位移，当给定量随机变化是，系统的输出量能准确无误地跟踪给定量的变化并能复现给定量。 在一些精度要求比较高的伺服控制领域中，由于机械传动装置的刚性、摩擦阻尼等非线性因素和传动间隙等都不包括在半闭环伺服系统的位置环内。 现实中 大部分传动间隙、弹性变形、滚轴丝杠的误差及滞后得不到补偿，使其位置精度的提高受到了很大的 限制。为了克服半闭环伺服系统的这种不足，利用线位移光栅位移传感器安装在机床的工作台上，用以检测机械 传动机构中由螺距误差、间隙及各种干扰所造成的传动误差。采用的 闭环 步进电机 位置控制 系统 ，并进行反馈补偿控制从而提高机床的位置控制精度。同时还能保证全闭环伺服系统具有良好的 跟踪能力和抗干扰能力 。 关键词 ： 数控系统； 定位精度 ；位置控制器及误差分析 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 as of to of is to to of or of is in of is to In of of as in In of is to In to of of in of by of by in to of of At 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 目 录 1 绪论 . 1 控技术的发展 . 1 展现状和发展趋势 . 1 放式数控系统 . 1 业论文设计的内容要求 . 4 2 数控工作台的简要说明 . 5 体结构 . 5 要技术参数 . 5 体布局 . 5 制形式 . 5 控装置 . 5 械部分说明 . 6 台 . 6 台 . 8 测元件 . 9 制原理说明 . 11 控机（ . 11 动控制卡组 . 12 ， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 验数据处理 . 19 结 . 23 4 位置控制器的设计及补偿装置 . 24 置控制器的设计 . 24 置控制器的定义 . 24 置控制器的功能和实现方式 . 24 置控制器数学模型 . 24 置伺服系统误差的补偿 . 26 制调节器设计 . 27 结 . 31 致 谢 . 32 附 录 . 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 1 绪论 控技术的发展 展现状和发展趋势 在一些精度要求比较高的伺服控制领域中，由于机械传动装置的刚性、摩擦阻尼等非线性因素和传动间隙等都不包括在半闭环伺服系统的位置环内 1。大部分传动间隙、弹性变形、滚轴丝杠的误差及滞后得不到补偿，使其位置精度的提高受到了很大的限制。为了克服半闭环伺服系统的这种不足，利用线位移光栅位移传感器安装在机床的工作台上，用以检测机 械传动机构中由螺距误差、间隙及各种干扰所造成的传动误差。采用的转角 进行反馈补偿控制从而提高机床的位置控制精度。同时还能保证全闭环伺服系统具有良好的稳定性 23。 位置伺服控制系统的精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。 为了保证有足够的精度，一方面要正确选择系统中开环放大倍数，另一方面要对位置检测元件提出精度要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。位移检测系统能够测量的最小位移量称做分辨 率。分辨率仅取决于检测元件本身，也取决于测量线路。在设计数控机床、尤其是高精度或大中型数控机床时，必须量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。所幸，用于数控机床的大量程长度和圆分度传感器已获得了长足的发展，普遍获得应用的光栅、磁栅系统等，其分辨率与精度都有明显的提高。例如：用于数控系统的长度检测元件，其分辨率可在 放式数控系统 由于传统的数控系统采用专用计算机系统，软硬件对用户都是封闭的，主要存在各数控系统生产厂家的产品 软硬件不兼容、系统功能固定、人机界面不灵活等缺点，使其发展受到了限制，为克服传统数控系统的缺点，数控系统正朝着开放式数控系统的方向发展。 对于开放式数控系统， 国际电气电子工程师协会 )是这样定义的：“ An to on a of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 a of 根据这一定义，开放式数控系统必须是一个全模块化的软件体系结构。它具备互操作性、可移植性、可缩放性和可互换性的特点，具有定义了标准协议的通讯系统，使得各个功能模块能通过应用程序接口 相互交换信息并相互操作；同时，系统还应具备一个实时的配置系统，使得各个功能模块无 论在系统运行之初还是之间都能够被灵活地配置。 （ 1）开放式数控系统的体系结构 12345 对于开放式控制体系结构的研究，较著名的有美国的 欧洲的 日本的 划。在 划中，提出了 系统的基本框架，信息库管理、任务调度、人机接口、运动控制和传感器接口等，构成了完整的体系结构。同时，还将控制器分为控制核心和应用编程接口两大模块，控制核心包括实时控制、数据库管理和图形支持软件等，而应用编程接口部分则由各种 口构成。 出一个“分层的系统平台十结构功能单元”的体系结构，保证各种应用系统与操作平台的无关性及相互间的互操作性，开放性是十分明确的，并规定了不同的开放层次：即应用层开放、核心层开放 (与分兼容 )和全部开放 (与 部兼容 )。 系属于层次性结构，系 统按功能分层，每一层按照功能分为若干个模块，层次间具有单向调用或者依赖关系，每一层都在其下层建立，下层为上层提供所需的服务，同一层的模块间按照一定的接口关系自由调用。 2000 年，国家经贸委和机械工业局组织进行 “新一代开放式数控系统平台”的研究开发。 2001 年 6 月完成了在 基础上编制“开放式数控系统技术规范”和建立了开放式数控系统软、硬件平台，并通过了国家级验收。 2003 年，我国以国际上现有的开放式数控系统体系结构等先进标准规范为参考，同时兼顾中国数控系统产业现状和特点，开始制定开放式数控系统 （ 系结构，即我国的开放式数控体系结构标准 （ 2）开放式数控系统数据接口规范 着数控技术的迅速发展，现代化的生产对 要求也越来越高，传统的 G、M 代码 (已不能适应现代化生产和技术发展的需要。这种面向运动和开关控制的数控程序限制了 统的开放性和智能化发展，同时也使得 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 术之间形成了瓶颈，严重阻碍了机械制造业的发展。为了克服 诸多缺点，一种面向对象的新型数控编程数据接口国际标准 运而生，将 域的扩展，它体现了开放式数控系统的一个重要特征。 我国于 90 年代初开始着手研究 准，现在国内的研究主要集中在消化准， 数据模型， 程方法以及 用协议的实施方法这些方面。 （ 3）开放式数控系统的实现途径 关于开放式数控系统的特征通常认为包括硬件系统的开放性和软件系统的开放性，开放的硬件系统由模块化的速度控制单元、位置控 制单元和内置的 成；开放的软件系统是指数控软件系统的设计模块化及模块间的接口标准化。目前，开放式数控系统有 3 种实现途径。 1） +数控专用模板。即在 上嵌入数控专用模板，该模板具有位置控制功能、实时信息采集功能、输入输出接口功能和内嵌式 元等。这种结构形式使整个系统可以共享 的硬件资源和软件资源，代表产品如 传统的 统相比，具有软硬件资源的丰富性、透明性和同享性，便于新技术升级换代。但这种数控系统的开放性只限于 机部分，只能说是有限的开放，其专业 的数控部分仍然处于封闭状态。 2） 编程运动控制器。这种基于开放式可编程运动控制器的系统结构以通用工业控制机为平台，以 准插件形式的开放式可编程运动控制器为核心。 机界面管理等功能，运动控制器负责机床的运动控制和逻辑控制。这种运动控制器以运动子程序的方式解释执行数控程序，以 程序方式实现机床逻辑控制，支持用户的开发和扩展，具有上、下两级的开放性。代表产品有司的 此产品采用 司的 编程多轴运动控制卡嵌入 现运动控制。优点是：成本低（采用标准计算机）。可运行用户自定义的软件。界面比传统的 好。美国 司的 有自身的 时开放包括通信端口、存储结构在内的大部分地址空间，具有灵活性好、功能稳定、可共享计算机所有资源等特点。 3）纯 型。也称 ，即完全采用 的全软件形式的数控系统，这买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 是一种最新开放体系结构的数控系统。它提供给用户最大的选择和灵活性，它的 在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部 I/O 之间的标准化通用接口。就像计算机中可以安装各种品牌的声卡和相应的驱动程序一样。用户可以在 台上，利用开放的 核，开发所需的各种功能，构成各种类型的高性能数控系统，与前几种数控系统相比， 开放式数控系统具有最高的性能价格比，因而最有生命力。通过软件智能替代复杂的硬件，正在成为当代数控系统发展的重要趋势。其典型产品有美国 司的 国 T 等。 业论 文设计的内容要求 根据位置伺服系统在机床上的应用，研究位置伺服系统的结构特点，位置伺服系统的误差对机床加工精度影响。本课题利用机械学院数控试验台，通过光栅传感器测量位置误差，研究影响位置伺服系统误差的因素，用 件分析误差分布，找出误差与运动之间的规律，设计位置控制器以及误差补偿装置，使位置系统的运动精度达到要求。 具体任务如下： （ 1） 了解本课题目前有关情况，完成楷体报告和英文翻译。 （ 2） 熟悉机械学院数控试验台的结构和控制系统，绘制数控试验台结构图和控制系统原理图各 1 张， （ 3） 测量位置伺服系统误差， 找出误差规律。绘制误差分布图 1 张， （ 4） 设计位置控制器以及误差补偿装置，绘制位置控制器和补偿装置图 1 张， （ 5） 编写设计说明书 1 份，格式和字数满足学员要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 2 数控工作台的简要说明 体结构 要技术参数 系统达到的技术指标为：脉冲当量 坐标联动控制，行程 400大移动速度 2m/ 确定 Z 向行程 400X、 Y 向行程 200B、 C 两个转动轴每脉冲转角不大于 5 分。 Z 向采用光栅测量位移，分辨率为 X、 Y、 Z、 B、 C 向电机轴上 装编码器，分辨率不大于 5 分。 体布局 试验台总体布局如图 2示。 制形式 X、 Y、 B、 C 向采用半闭环控制； Z 向即可采用闭环控制，也可采用半闭环控制。 控装置 数控装置采用工控机（ +运动控制器（ 图 2验台基本结构 1固定导轨； 2滑台； 3转台； 4滑台； 5转台； 67滑台 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 械部分说明 在现代数控机床中，为得到高速下的平稳运行，并具有较高的定 位精度且防止爬行，要求进给系统中的机械传动装置和元件具有较高的灵敏度，低摩擦阻力和动、静摩擦系数之差以及提高寿命等特点，而滚动导轨和滚珠丝杠螺母副能较好地满足要求。因此本实验台的设计采用了滚珠丝杠和滚动导轨的组合。需要根据进给驱动系统的要求进行设计。 台 本实验台为五轴数控试验台，行程为 000000中 X、 Y 方向为上下两层运动台，结构相同。本实验台为无负载实验台，对 Y 方向来说，工作台重量约 200（ X 方向 155N，转台 45N）。 一 1） 导轨概述 导轨的功用：本设计的导向机构是导轨，导轨主要是用来支承和引导运动部件沿着一定的轨迹运动。本设计要求其机械系统的各运动机构必须得到安全的支承，并能准确地完成特定方向的运动，这个任务就是由导向机构来完成。 导轨的分类和特点 :两个作相对运动的部件构成一对导轨副 ,其中 ,在工作时固定不动的配合面称为固定导轨或静导轨 ;相对固定导轨作直线和回转运动的配合面称为运动导轨 导轨分为滑动导轨和滚动导轨两大类 一般在 静系数很接近 ,低速运动不会产生爬 行现象 ,可以使用油质润滑 磨损小 ,寿命长 ,定位精度高 ,灵敏度高 ,但是结构复杂 ,几何精度要求高 ,抗振性较差 ,防护要求高 成本高 作灵敏以及定位精度高的场合 . 滚动导轨因其特有的优点在数控机床在的应用十分广泛 ,现在常用的有直线导轨副、滚动导轨块和直线滚动导轨副。直线导轨副一般用滚珠作为滚动体，滚动导轨块用滚子做滚动体，滚动导轨副的导轨轴时圆柱体，用合金钢制成，与前两者相比，承载钢球与导轨副之间是两个凸圆之间的点接触，许用载荷小很多。因此 。滚动导轨副只能用于轻载场合，并且一般不予加载荷。 二 . 丝杠 1 滚珠丝杠副的介绍 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 滚珠丝杠副是螺旋传动元件，它的产生和发展只经历了数十年的历史，然而它具有长寿命、高刚度、高效率、高灵敏度、无间隙的特点，并具有优越的高速特性和耐磨特性及可逆性等特点，这些特点都是普通丝杠副不可能具有的机械传动性能。同时它可以由专业生产厂家组织生产和供应，已实现了标准化、通用化、商品化，用户可根据各自得需要方便地进行选购和订购，因此滚珠丝杠副以其显著的特点而得以广泛应用，成为各类数控机床的主要传动机构。 滚珠丝杠副食一种螺旋传 动机构，在具有螺旋槽的丝杠和螺母之间装有中间传动元件 滚珠。它由丝杠螺母滚珠和返向器等四部分组成，当丝杠和螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，丝杠和螺母之间相对运动时产生滚动摩擦。为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，如返向器和挡柱器，它们与螺纹滚道形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内既自转又沿滚道循环转动。 滚珠丝杠副与普通丝杠副相比较，它用滚道摩擦代替滑动摩擦，具有以下特点： （ 1）摩擦损失小、传动效率高。由于滚动丝杠副的摩擦损失小，其传动效率可达 90约为普通螺旋机构传动效率的 2； （ 2）磨损小、寿命长。通常，滚珠丝杠副的主要零件都经过淬硬，表面粗糙度较低，且滚动摩擦的磨损很小，因而具有良好的耐磨性，精度保持性能好，工作寿命长； （ 3）轴向刚度高。滚珠丝杠副可完全地消除传动间隙，不影响运动的灵活性，从而可以获得较高的轴向刚度，而且可以通过预紧来提高轴向刚度； （ 4）摩擦阻力小、运动平稳。由于是滚动摩擦，动、静摩擦系数相差极小，其摩擦阻力几乎与速度无关，启动力矩与运动力矩近乎相等。因此灵敏度高，运动较平稳，启动时无颤动，低速传动时无爬行现象； （ 5）不能自锁。由于滚珠丝杠副没有 自锁能力，用于垂直升降传动时必须增设自锁装置或制动装置； （ 6）具有传动的可逆性。由于滚珠丝杠副摩擦损失小，可以从螺旋运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母都可作为主部件，也可作为从动件。 但是，与普通丝杠副相比，滚珠丝杠副尚存在结构复杂，工艺难度大，制造成本高等缺点。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 根据滚珠丝杠副螺纹滚道法向截面的形状、滚珠的循环方式、消除轴向间隙和调整预紧的方法不同，将滚珠丝杠传动分为以下几种不同的结构型式： （ 1）螺纹法向截型 螺纹法向截型是指通过滚珠中心的螺旋线的法向平面与丝杠或螺母 滚道面的交线的形状。目前，较常用的滚道型面为单圆弧和双圆弧两种。单圆弧滚道型 面的特点是容易得到较高的精度，但接触角不容易控制，因而其传动效率、承载能力和轴向刚度均不够稳定。双圆弧滚道型面的特点是滚道型面的精加工较困难，其传动效率、承载能力和轴向刚度均较稳定。 （ 2）滚珠循环方式 按照滚珠在整个循环过程中与丝杠表面的接触情况，循环方式分为内循环和外循环两种。 由于制造和安装的误差，滚珠丝杠副存在间隙，影响其传动精度并降低了滚珠丝杠副的刚度，因此要采取消除间隙的预加载荷的方法。目前广泛采用的是双螺母调整预 紧装置。 综上所述，滚珠丝杠的支承方式主要有四种，我们选用两端支承方式它的优点是可对丝杠进行预拉伸，可承受两个方向的轴向力，保持了丝杠精度。因此，该支承方式只承受拉力，不承受压力，因此不存在压杆的稳定性问题。 根据传动方式及使用情况 ,参考汉江机床厂产品样本 ,确定其型号为 :5三 . 电机确定 本实验台是基于 动控制卡实现控制，是一个 的开放式数控系统，为了使机械本体也具有开放性，在伺服电机的选择上使本试验台的 Y 方向上既可用交流伺服电机也 可用步进电机。考虑到系统具有跟随误差，我们选择用步进电机。 选择步进电机的型号为 :四通步进电机 56精转矩为 载启动频率 足要求 . 台 本实验台为五轴数控实验平台，其中三个直线移动，两个转动。两个旋转运动由转台实现，结构相同。设计要求为： 工作台直径 100辨率不大于 5 分，无负载。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 根据设计要求，确定采用步进电机为执行元件，涡轮蜗杆副减速的装置。 测元件 检测系统是机电一体化产品中的一个重要组成部分，用于实现计测功能，检测外部环境及自身状态的各种物理量及其变化，并将这些信号转化成电信号，然后再通过相应的变换、放大、调制解调、运算等电路，将有用信号检测出来，反馈给控制装置或显示，实现这些功能的传感器及其检测电路构成了数控试验台的检测系统。 由于检测系统一般是由传感器和若干变换环节组成，为了保证检测过程中能够忠实地把所需信号从信号源通过其载体信号传输到输出端，整个过程既不失真也不受干扰，传感器及其检测系统必须满足下列要求：精度灵敏度和分辨率高，能满足数控试验台对检测精度和速度的要求；线形、稳定性和重复性好，工作可靠；静、动 态特性好，测量范围较大；抗干扰能力强。此外，还应体积小，重量轻，价格便宜、安装与维修方便、对环境适应能力强。 根据本试验台设计要求和所达到的精度，选择编码器和直线光栅尺分别作为本试验台的速度和位置检测元件。 （ 1） 光栅确定 目前，在高精度的位置检测系统中，大量采用光栅作为检测反馈元件，光栅是将机械位移或模拟量转变为数字脉冲的测量装置。常见的光栅从形状上分为长光栅和圆光栅两大类，圆光栅用于检测角位移，常光栅用于检测直线位移，光栅的检测精度较高，可以达到 1 m。 本试验台要求直线位移最小分辨率为 虑到 制的兼容性，选用英国生产的 30栅尺，栅距 20 m，分辨率 5 m。 （ 2） 编码器确定 编码器是以数字化信息将角度长度的信息以编码的方式输出的传感器，其具有高精度，大量程测量，反应快，数字化输出特点；体积小，结构紧凑，安装方便，维护简单，工作可靠。 编码器以测量方式来分，有直线型编码器，角度编码器，旋转编码器。 如以信号原理来分，有增量型编码器，绝对型编码器。 增量型编码器由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 射和接受器件读取 ，获得四组正旋波信号组合成 个正旋波相差 90 度相位差，将 号反向，叠加在 组上，可增强稳定信号；另每转输出一个 Z 相脉冲以代表零位参考位。 由于 相相差 90 度，可通过比较 A 相在前还是相在前，以判别编码器的正传与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。 编码器码盘的材料有玻璃金属塑料，玻璃码盘时在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘时经济型的，其成本低，但精度 热稳定性寿命均差一些。 分辨率 编码器以每旋转 360 度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，也称解析分度、或直接称多少线，一般在每转分度 510000 线。 增量型编码器信号输出有正旋波，方波，集成极开路，推拉式多种形式，其中长线差分驱动， 称推拉式、推挽式输出，编码器的信号接收设备接口应于编码器对应。 信号连接 编码器的脉冲信号一般连接计数器、 算机， 计算机连接的模块有低速模块与高速模块之分，开关频率有低有高。 如单项连接，用于单方向计数，单方向测速。 A. B 两相联接 ,用于正方向计数 判断正反向和测速 . A、 B、 Z 三相联接 ,用于带参考位修正的位置测量 . A、 B、 Z、 由于带有对称负信号的连接 ,电流对于电缆贡献的电磁场为 0,衰减最小 ,抗干扰最佳 ,可传输较远的距离 . 对于 带有对称负信号输出的编码器 ,信号传输距离可达 150 米 . 对于 带有对称负信号输出的编码器 ,信号传输距离可达 300 米 . 绝对编码器光码盘上有许多道光通道刻线 ,每道刻线依次以 2 线、 4 线、 8 线、 16线 编排 ,这样 ,在编码器的每一个位置 ,通过读取每道刻线的通暗 ,获得一组从 2的零次方到 2的 唯一的 2进制编码 ,这就称为 这样的编码器是由光电码盘的机械位置决定的 ,它不受停电、干扰的影响 . 本试验台五个坐标轴都采用编码器进行角位移检测，其中两个转动轴要求最小分买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 辨率不大于 5 分，考虑 制的兼容性，为降低控制难度，五个轴采用相同的增量式编码器，选用日本 5000码器 ,分辨率为 5000 线 ,经检测系统 4分频后可以满足系统最小分辨率要求 . 制原理说明 该装置采用的是 控机 )和 的结合 ，总体结构如图 2示。 图中表示基 于 动控制卡构建的数控系统，其中工控机为上位机，负责完成系统管理等非实时性任务，实现系统资源的有效合理分配，信息传递快。运动控制卡实现运动轴的实时控制和各轴测量信息的采集， I/0 卡完成各种开关量信号的输入 /输出等实时任务。软件基于 统，设计成通用性较高的可编程控制方式，使整套控制系统软、硬件具有较强开放性。 构建控制系统的具体配置为：工控机 基板 展 4 通道，本项目需要控制 5 个轴）， 字 I/O 通信扩展），端口 。 控机（ 工业控制计算机简称工控机，是能在工业环境中可靠运行，能和工业对象的传感器、执行机构直接接口、完成测控（包括管理）任务的微型计算机系统。它可以用于生产现场，完成生产过程的实时数据采集、实时处理及实时控制任务。也可以作为机械设备的一个有机组成部分，完成机械设备的控制任务。工控机是计算机技术与自动控制技术结合的产物，与信息处理计算机相比，不仅具有 性能稳定，运算速度快等优点，工控机具还具有以下主要特点： 内存 总线（ 业微机） I/O 卡 系统 I/O 运动控制卡 反馈系统 轴运动控制 图 2动控制卡 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 （ 1）高可靠性 对机械设备、生产过程 的控制，要求有经济效益和社会效益，控制必须可靠。它涉及到电气部件、机械部件、连接器以及配套的外围设备的可靠性。 （ 2）环境适应性强 工业环境恶劣，存在如振动、冲击、噪声、高频信号、电磁波、高湿度、高温度、油、水、粉尘等各种不利条件，要求工控机有极强的抗干扰能力和环境适应能力。 由于数控技术试验台主要是模拟于工业环境，因此配置的 4U 工控机 业控制计算机。 业控制计算机配置赛扬 128M 内存、 40G 硬盘，采用 板，具有标准长卡 线、 线，能 方便嵌入 ，同时具备 线和 口， 与工控机分装时可以通信。 动控制卡组 由于系统需要控制 5 个轴，而一块 以控制 4 个轴，必须进行扩展。 本试验台以一块 动控制卡作为主卡，以 扩展板作为副卡，来扩展另外 4 个通道，构成 8 轴运动控制系统，其外形图如图 2示。其中，主卡的 4 个轴分别控制 X、 Y、 Z 三个直线运动轴和一个旋转轴 B；副卡控制另外一个旋转轴 C，同时接入一路光栅尺（ Y 轴）反馈， 占用两个通道，剩余两个通道可以作为开发的预留通道。 图 2 通道 动控制卡组 04 基板 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 ，其执行的不单纯是运动程序，往往伴随着逻辑控制程序。在一个数控系统中，其处理的逻辑变量主要有原点、限位、主轴功能、换刀功能以及一些辅助功能（如工件夹紧、冷却液开关等），一般由可编程逻辑控制器（ 成。因此，在一段数控程序中既包含运动程序，又包含 序。 基于 其他逻辑控制需要扩展 I/O 板，用 信扩展板和 电 隔离串行I/O 扩展板 扩展 32 输入 /32 输出 的系统 I/O，用于外部 I/O 控制。 件控制系统的结构 如上所述，数控系统硬件采用“ 入 形式，以 业控制计算机为基础，在 线插槽上接入 接卡来适配 样 动控制卡的 形成主从式结构。当然，工控机与 动控制卡也可以通过 口来实现实时通信。为实现多轴控制（数控）功能， 卡上扩展了上述相应的附件，构成 的数控 系 统 的 硬 件 结 构 如 图 2 示 。 工 控 机 上 的 成主从式双微处理器结构， 要完成对试验台五轴运动（输出控制量以及检测实际运动量并反馈）和开关量（原点限位等）的控制，工控机则主要实现系统的管理功能。 外部 I/O