并联机器人开放式数控系统构建.doc

并联机器人开放式数控系统构建 并联机器人开放式数控系统构建是小编专门为各位数控专业毕业的同学准备的论文希望对大家有帮助 摘要：并联机器人是新型自动化加工设备并联机器人具有并联在很大程度上解决了纯并联机床在作业空间小的限制为并联机床带来了很大的发展空间控制系统采用“PC+TurboPMAC”的开放模式形成以PC机为上位机、TurboPMAC多轴控制卡为下位机的分布式控制在伺服系统中主要使用了伺服电机作为驱动器件通过主轴系统来实现一般零件的加工并数控系统中的运动控制器部分是系统的核心它的功能将直接影响着数控系统的基本功能并联机器人数控系统利用了TurboPMAC提供的运动学计算功能通过TurboPMAC提供的段细分功能实现给出机器人PLC控制系统的设计方案及I/O点分配与设计可以实现整个机器人控制系统的安全可靠运行 关键词：并联机器人数控系统组成方案 并联机器人是新型自动化加工设备与传统并联数控机床相比并联机器人具有并联在很大程度上解决了纯并联机床在作业空间小的限制为并联机床带来了很大的发展空间下面谈谈在这方面的心得体会 1开放式数控系统工作原理 本着构建开放式数控系统的思想该数控系统的构建模式为“PC+TurboPMAC”PC机作为上位机主要完成管理工作而数控的核心工作由下位机TurboPMAC多轴运动控制器完成 并联机床的控制比传统机床的控制更为复杂传统数控系每一台设备都成为自动化的“孤岛”对企业的网络化和信息化发展是一个障碍;由于并联机床具有结构简单但数学模型复杂的特点所以必须通过机构的逆运动学进行变换将虚轴的规划量转换为实轴的控制量该过程又称为虚实映射 数控系统中的运动控制器部分是系统的核心它的功能将直接影响着数控系统的基本功能并联机器人数控系统利用了TurboPMAC提供的运动学计算功能通过TurboPMAC提供的段细分功能实现标准的数控程序可直接进入TurboPMAC中只需要在TurboPMAC中进行简单的代码转换就可以替换成TurboPMAC指令格式由TurboPMAC自动完成粗插补、运动学变换和实轴电机控制 2数控系统硬件组成方案 控制系统采用“PC+TurboPMAC”的开放模式形成以PC机为上位机、TurboPMAC多轴控制卡为下位机的分布式控制主要硬件模块包括工控机、PMAC卡、I/O板、伺服驱动和检测、主轴驱动等I/0板连接到TurboPMAC上通过内置的PLC功能控制机器的辅助功能设备、主轴启停、检测机床限位、驱动指示装置和报警装置、检测控制面板输入指令信号等 3系统硬件组成介绍 3.1TurboPMAC多轴运动控制器 TurboPMAC是美国DeltaTau公司在PMAC的基础上推出的基于工业PC和Windows操作系统的开放式多轴运动控制器TurboPMAC既可单独执行存储于控制器内部的程序也可执行运动程序和PLC程序 3.2TurboPMAC PC工控机选用研华AWS2848VTP作为数控系统上位机完成数控系统的控制管理和任务调度功能AWS2848VTP是一体化工作站集成了CPU卡、防水触摸键盘和15TFT液晶显示器14SLOT底板包含PCI和ISA总线接口键盘控制器可实现一体化键盘的管理和功能键的硬件编程定义LCD控制器完成对一体化显示器的驱动和转换选用配置为：内存256M、硬盘40G、CPUP4/1.8G 3.3伺服系统 控制系统包含六套伺服驱动系统分别用于并联机构的三组直线电机驱动和工作台的两组交流伺服电机驱动均采用光栅尺进行位置检测直线电机为TB3810ESA4C0TH筒式结构三相交流驱动输入霍尔元件模拟换相输出推力为3960/880/223N驱动器为Copley7426AC霍尔元件换相检测单相AC220V供电三相驱动输出交流伺服电机为GYS401DC2T2最大转速3000rpm三相交流输入功率0.4kW;驱动器为RYC401D3VVT2单相AC220V供电三相驱动输出光栅尺型号为RGH22S30D15分辨力0.1m有零位和双极限检测直流5V供电通过TurboPMAC的五个伺服控制通道实现五组伺服系统的全闭环控制 3.4主轴系统 主轴系统包括变频调速器和电主轴变频器为西门子MM440功率2.2kW单相220V供电三相输出频率范围0650Hz;电主轴为80XD24C最高转速24000rpm功率1kW利用TurboPMAC的第7号伺服通道进行变频器的开环控制实现电主轴无级调速以支持数控代码中的主轴速度(S指令)和控制指令(M指令) P0006=1显示方式运行准备时显示设定频率运行时显示实际输出频率;P0205=0恒转矩应用;P0304=220电机额定电压220V;P0305=3.5电机额定电流3.5A;P0307=1电机额定功率1kW;P0310=400电机额定频率400Hz;P0311=24000电机额定转速24000rpm;P0700=2端子排数字端子输入命令;P0701=1选择数字输入1(DIN1)控制电机正转/停止;P0756=0单极性010V电压输入;P0757=0控制电压0V;P0758=0%基准频率即0Hz;P0759=10控制电压10V;P0760=100%基准频率即400Hz;P1000=2选择模拟端子1(AIN1)进行频率设定;P1080=5电机最小频率5Hz(约300rpm)该值用来限制低速运行;P1082=400电机最大频率400Hz(24000rpm)该值用来限制高速运行;P1300=0线性V/f控制;P2000=400基准频率400Hz 3.5I/O控制 实现I/O控制的ACC34AA为外置32入/32出输入输出接口板在每一位进行单独隔离在输入点有1ms的RC滤波连接到TurboPMAC的JTHW端口上与TurboPMAC串行通讯并具有奇偶校验通过TurboPMAC内置的PLC功能控制机器的辅助功能设备、主轴启停、驱动指示装置和报警装置检测控制面板输入信号等 并联机构运动平台由多杆支承与串联结构相比刚度大、结构稳定并联机器人广泛应用于数控加工业解决传统并联数控机床的不足在伺服系统中主要使用了伺服电机作为驱动器件通过主轴系统来实现一般零件的加工并给出机器人PLC控制系统的设计方案及I/O点分配与设计可以实现整个机器人控制系统的安全可靠运行 参考文献 1文立伟路华王永章等.基于开放式控制器的六轴数