计算机控制技术杨鹏计算机控制系统设计与综合举例PPT课件

计算机控制系统设计与综合举例,6.1计算机控制系统的设计方法6.2计算机控制系统的软、硬件设计6.3烘箱温度计算机控制系统设计6.4基于混合仿真实验系统的二阶液位控制系统设计6.5三轴数控铣床计算机控制系统设计,第六章,6.1.1系统设计的原则1安全可靠2系统操作性能好3实时性强4通用性好5经济效益高,6.1计算机控制系统的设计方法,6.1.2确定工程项目与控制任务,甲方提出任务委托书乙方研究任务委托书双方对委托书进行确认性修改乙方初步进行系统总体方案设计乙方进行方案可行性论证签订合同书,6.1.3工程项目的设计,工程项目设计阶段主要包括组建项目研制小组、系统总体方案的设计、方案论证与评审、硬件和软件的细化设计、硬件和软件的调试、系统的组装等。,组建项目研制小组形成总体方案方案论证与评审硬件和软件的分别细化设计硬件和软件的分别调试系统的组装,1离线仿真和调试离线仿真和调试阶段的流程如图6-1(a)所示。,6.1.4项目仿真与调试,所谓离线仿真和调试是指在实验室而不是在工业现场进行的仿真和调试。离线仿真和调试试验后，还要进行考机运行。考机的目的要在连续不停机的运行中暴露问题和解决问题。2在线调试和运行系统离线仿真和调试后便可进行在线调试和运行。在线调试和运行就是将系统和生产过程联接在一起，进行现场调试和运行。系统运行正常后，可以再试运行一段时间，即可组织验收。验收是系统项目最终完成的标志，应由甲方主持乙方参加，双方协同办理。验收完毕应形成验收文件存档。整个过程可用图6-1(b)来形象地说明。,6.2计算机控制系统的软、硬件设计,计算机控制系统的硬件设计包括计算机选型、接口电路的选型与设计、信号的调理等技术。正确的选择计算机以及接口电路是设计计算机控制系统的关键，特别是计算机的选型是关键中的关键。计算机控制系统中软件设计的关键技术是中断技术。通过中断实现定时操作。在定时操作中主要完成的任务有采样、数字滤波、控制量计算、输出控制量等。为用户显示必要的控制信息使用户了解系统的动态特性。对于一个完善的计算机控制系统是非常必要的。本节就上述软硬件设计的问题一一给予详细的说明。,6.2.1控制计算机的选型,从表6-1中可以看出单板机或单片机其选价低廉、采样速度快，可用于控制快速系统，如调速系统等；也可用于结构简单的控制单元，如单回路调节器、智能化仪表、智能化接口电路、采集模块等。它具有优良的界面，可采用高级语言编程等特点，被广泛的应用于过程控制中，这些被控的物理量不需要非常快的采样控制频率。随着CPU速度与外围设备速度的提高其适用的范围也会越来越广泛。,6.2.2接口电路与信号调理,计算机的选型工作完成后，下一步的工作就是计算机接口电路的设计与采样信号的调理。计算机的接口电路分为两大类，即数字接口电路8255、8155等，和模拟接口电路A/D、D/A等。它们主要用于计算机与采样信号、执行机构和辅助信号的连接如图6-2。,采样信号的调理电路主要是指模拟信号的调理电路。它所起到的作用是使计算机接口模拟电路A/D和D/A与检测单元和执行单元的电信号相匹配，如图6-3。,如果我们选用的是标准的IPC总线或STD总线的工业控制机，则接口电路和信号调理电路都是成套的，否则这些电路只能自行设计。表6-2给出了IPC总线的接口电路板和信号调理板。,定时操作主要完成的任务是采样及控制任务，控制系统的采样控制频率必须满足香农采样定理即：TSTm/2或S2mm为闭环系统截止频率，S为采样频率。控制系统的采样频率确定后，就必须严格遵守该频率进行采样控制。定时操作一般用中断来实现，即将采样控制程序作为中断服务程序，每次中断后执行中断服务程序，即采样控制程序。我们以IBM386以下档次的微型计算机为例说明其内部中断的管理方法。,6.2.3定时操作系统的实现,一、中断管理由于8086CPU芯片上只有一个中断请求线INTR输入端，计算机有多个中断源，因而设计了一个中断控制器电路8259A。其主要作用是对中断源进行管理，如中断优先级、中断号等。8259A上有8根中断请求线，可以采用级联方式扩充到64个中断源。当发生中断时，8259A自动将中断号送入CPU，CPU将中断号乘以4得到中断矢量。计算机用中断矢量作为地址，从内存单元中取出连续的4个单元的数据作为中断服务程序的入口地址。,图6-4给出INT0AH中断过程的示意图。由上可见，想要实现定时操作首先应将采样控制程序的地址放入规定的内存单元中，即我们所说的修改中断矢量。修改的方法有两种：直接填写和系统调用。,二、外部硬件中断外部硬件中断的中断源通常用8253可编程定时/计数器实现。8253有6种工作方式，在用作中断源时通常用方式3，接线方法如图6-5。如图想产生一个1秒钟中断，只要初始化8253使其工作在方式3，计数初值为1000即可。,三、内部硬件中断IR0的内部接线如图6-6，该中断的主要功能是修改计算机内部时钟。在中断8服务程序的结尾有一个1CH的软中断，其中断服务程序只有一条返回语句（IRET）无任何内容。用户可以通过修改INT1CH的中断矢量来实现定时操作。,6.2.4显示技术及控制任务的协调,通常在控制程序中，经常需要显示被控物理量具体的数值，有时还要求显示控制曲线。这些输出语句不建议写在中断控制程序中，特别是INT21H将引起死机现象。我们建议将所有显示语句写在主程序中，通过对标志变量的判断来决定是否重新刷新显示。程序框图见6-7。,一、微机系统中的主要干扰渠道及抗干扰措施工业生产中的干扰一般都是以脉冲的形式进入微机，干扰窜入系统的渠道主要有三条：空间干扰（场干扰）,过程通道干扰，供电系统干扰。1供电系统干扰措施微机系统中最重要、并且危害最严重的干扰来源于电源的污染。(1)电源噪声种类,6.2.5计算机应用系统中的抗干扰设计,如果把电源电压变化持续时间定为t，那么，根据t的大小可以把电源干扰分为：过压、欠压、停电：t1s；浪涌、下陷：1st10ms；尖峰电压：t为微秒量级；射频干扰：t为毫微秒量级；其它：半周内的通电或过欠压。(2)微机供电系统的抗干扰设计为了防止从电源系统引入干扰，微机系统可采取图6-8所示的供电配置。为了保证供电的稳定性，防止电源系统的过压与欠压，可以利用交流稳压器，有利于提高整个系统的可靠性。,考虑到高频噪声通过变压器主要不是靠初次级线圈的互感耦合，而是靠初、次级间寄生电容耦合的，利用隔离变压器，减少其分布电容，以提高抗共模干扰的能力；由谐波频谱分析可知，电源系统的干扰大部分是高次谐波，因此采用低通滤波滤去高次谐波，以改善电源波形；,采用分散独立功能块供电，即在每块系统功能模块上用三端稳压集成块组成稳压电源，每个功能块单独对电压过载进行保护，不会因某块稳压电源故障而使整个系统破坏，而且也减少了公共阻抗的相互耦合以及和公共电源的相互耦合，大大提高了供电的可靠性，也有利于电源散热；采用高抗干扰稳压电源及干扰抑制器。在电源配置中还可以利用反激变换器的开关稳压电源、频谱均衡法原理制成的干扰抑制器、超隔离变压器稳压电源等抑制干扰。,2过程通道干扰及抗干扰措施过程通道是前向接口，后向接口与主机或主机相互之间进行信息传输的路径，在过程通道中长线传输的干扰是主要因素。随着系统主振频率愈来愈高，微机系统过程通道的长线传输愈来愈不可避免。例如，按照经验公式计算，当计算机主振频率为1MHz时，传输大于0.5m或主振为4MHz时,传输线大于0.3m,即作为长线传输处理。微机应用系统中，传输线上的信息多为脉冲波，它在传输线上传输时会出现延时、畸变、衰减与通道干扰。为了保证长线传输的可靠性，主要措施以下几种。,（1）光电耦合隔离措施（2）双绞线传输（3）长线传输的阻抗匹配（4）长线的电流传输,二、印刷电路板及电路的抗干扰设计印刷电路板是微机系统中器件、信号线、电源线的高密度集合体，印刷电路板设计得好坏对抗干扰能力影响很大，故印刷电路板设计决不单是器件、线路的简单布局安排，还必须符合抗干扰的设计原则。通常应有下述抗干扰措施。1地线设计在接地线长度允许的情况下，应尽量采取一点接地的工艺措施，以避免不同电路的电流流经公共地线，如图6-11所示。,屏蔽层的接地。单点接地与多点接地选择。在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz时，它的布线和元器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而屏蔽线采用一点接地；,当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应降低地线阻抗，应采用就近多点接地法；当工作频率在110MHz之间时，如果用一点接地，其地线长度不应超过波长1/20，否则宜采用多点接地法，如图6-12所示。,数字、模拟电路分开。电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们昼分开，现时两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。要尽量加大线性电路的接地面积。接地线应尽量加粗。若接地用线条很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使微机的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此应将接地线条加粗，使它能通过三倍于印刷电路板上的允许电流，接地用线应在23mm以上。,接地线构成闭环路。只用数字电路组成的印刷电路板接地时，根据某些人的经验，将接地电路做成闭环路大多都明显地提高抗噪声能力。其原因是：一块印刷电路板上有很多集成电路，尤其遇有耗电多的元件时，因受到线条粗细限制，地线产生电位差，引起抗噪声能力下降。2电源线布置电源线的布线方法除了要根据电流的大小，尽量加粗导体宽度外，采取使电源线、地线的走向与数据传递的方向一致，将有助于增强抗噪声能力。,3去耦电容配置在印刷电路板的各个关键部位配置去耦电容应视为印刷电路板设计的一项常规做法。电源输入端跨接10100F的电解电容器。如有可能，接100F以上更好。原则上每个集成电路芯片都应安置一个0.01F的陶瓷电容器。对于抗噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM存储器件，应在芯片的电源线（Vcc）和地线（GND）间直接接入去耦电容。电容引线不能太长，特别是高频旁路电容不能带引线。,4印刷电路板的尺寸与器件布置印刷电路板大小要适中，过大时，印刷线条长，阻抗增加，不仅抗噪声能力下降，成本也高；过小则散热不好，同时易受邻近线条干扰。在器件布置方面，与其它逻辑电路一样，应把相互有关的器件尽量放得靠近些，能获得较好的抗噪声效果，易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离计算机逻辑电路如有可能，应另做电路板，这一点十分重要。另外，一块电路板要考虑在机箱中放置的方向，将发热量大的器件放置在上方。,三、软件的抗干扰设计软件抗干扰是属于微机系统的自身防御行为。采用软件抗干扰的最根本的前提条件是：系统中抗干扰软件不会因干扰而损坏。软件抗干扰的设置前提条件概括为：在干扰作用下，微机系统硬件部分不会受任何损坏，或易损坏部分设置有监测状态可供查询；程序区不会受干扰侵害；RAM区中的重要数据不被破坏，或虽被破坏可以重新建立。,1数据采集误差加大的软件对策干扰侵入微机系统的前向通道，叠加在信号上，致使数据采集误差加大。特别是前向通道的传感器接口是小电压信号输入时，此现象更加严重。根据数据采集时干扰性质，干扰后果的不同，采取的软件对策不一，没有固定的对策模式。对于实时数据采集系统，为了消除传感器通道中的干扰信号，常在硬件措施基础上采取数字滤波。,2控制状态失常的软件对策一般控制状态的输出多半是通过微机系统的后向通道，由于控制信号输出较大，不易直接受到外界干扰。但是，在微机控制系统中，控制状态输出常常是依据某些条件状态的输入和条件状态的逻辑处理结果。在这些环节中，由于干扰的侵入，都会造成条件状态偏差、失误、致使输出控制误差加大，甚至控制失常。为了确保系统安全可以采取下述软件抗干扰措施：,软件冗余。设置当前输出状态寄存单元，当干扰侵入输出状态破坏时，系统能及时查询寄存单元的输出状态信息，及时纠正输出状态。设自检程序。3数据受干扰发生变化的软件对策4程序运行失常的软件对策5发现失常状态后及时引导系统复原始状态。,设置监视跟踪定时器使用定时中断来监视程序运行状态。(2)设置软件陷阱当PC失控，造成程序“乱飞”而不断进入非程序区，只要在非程序区设置拦截措施，使程序时入陷阱，然后强使程序进入初始状态。具体做法是将所有非程序区都有用无条件转移指令填满，以便一旦干扰使程序进入非程序区后，即可无条件转移到整个程序的开头，以便从新开始执行程序。,6.3.1控制系统的组成,6.3烘箱温度计算机控制系统设计,该系统是用微型机控制的电烘箱的例子，其控制系统原理图如图6-13所示。本系统由烘箱、温度测量放大器、ADC0809、8253及8255组成。在图6-13中，烘箱用电炉丝R8加热。温度的检测用半导体温度传感器AD590测量，测温范围是-55C+100C，线性度好，恒流输出1A/K。AD590放大电路由两级运算放大器组成。其中第一级放大10倍，第二级放大5倍，W1为零点迁移电位器，设置为+2.73V，使得在0C时放大器输出为0V。交流固态继电器（SSR）用来控制电阻丝通/断电加热。,1定时中断的实现本系统采用外部硬件定时中断，中断周期为20ms。外接8253定时器使其产生一个周期为20ms方波，然后接在8259的IRQ2上。这样计算机每隔20ms便产生一个中断号为0AH的中断。2控制周期及控制方法根据具体情况可将控制周期设为5秒，由于中断周期为20ms，所以，在一个控制周期内共有250个时间段。在每个时间段内电炉丝可以有“通电”和“断开”两种状态。通过调节“通电”的时间段的数目，即控制加热的占空比，可以达到调节加热功率的目的，因此这种调节方案也可称为调功法控制温度。,6.3.2控制软件设计,控制软件主要实现烘箱温度的PID控制、显示温度值和控制量。整个程序包括四部分：主程序、PID运算子程序、限幅子程序、A/D采样和中断子程序。1.主程序的主要功能是初始化8255和8253，并设置IRQ2中断向量，控制采用周期，启动0809采样，调用PID运算子程序和限幅子程序以得到输出量。2.PID算法采用增量型控制公式为：,3限幅子程序的功能是把PID程序运算结果进行限幅运算，以得到一个0250之间的数，以满足调功控制温度的需要。4中断子程序每20ms执行一次，中断时对中断计数器CNT加1，将之与PID的运算结果POUT的值相比较，当CNT大于POUT时，停止加热，否则继续加热。每执行250次调用一次采样控制程序，已实现控制周期为5秒。,DOSSEG.MODELSMALL.STACK100H.DATAUREQU80H;设定温度50KPEQU0300H;Kp=3.0KIEQU0010H;KI=1/16=0.0625KDEQU0H;KD=0EKDW0;定义E(k)=0EK1DW0;定义E(k-1)=0EK2DW0;定义E(k-2)=0,6.3.3程序清单,PKDW2DUP(?);定义U(k)ADZDB?;温度采样存放单元POUTDB?;控制量限幅输出单元CNTDB0;中断计数单元MES1DBTEMPREATURE=$MES2DBCONTROL=$.CODESTART:MOVAX,DATAMOVDS,AXPUSHDSMOVAX,SEGINT0AMOVDS,AXMOVDX,OFFSETINT0A,MOVAX,250AHINT21HPOPDSMOVDX,203H;设定定时器0为工作方式2MOVAL,36HOUTDX,ALMOVAX,20000;设定定时时间为20MSMOVDX,200HOUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,ALMOVDX,20BH;定义端口A,B,C为输出MOVAL,80H,OUTDX,ALMOVAL,0;端口A输出0MOVDX,208H;停止加热OUTDX,ALPPP0:INAL,21HANDAL,11111011BOUT21H,AL;允许IRQ2中断STIPPP:CMPCNT,250JERP1JMPPPP,RP1:MOVCNT,0CALLPICKAD;调用A/D转换子程序LEADX,MES1;显示“TEMPERATURE=”MOVAH,9INT21HMOVAL,ADZ;将A/D值转换为温度MOVBL,100MULBLMOVBL,255DIVBLCALLHEX_BCD;将温度转换为十进制CALLDSP_AL;显示温度CALLPID;调用PID子程序,CALLLIMIT;调用限幅子程序MOVDX,208HMOVAL,0CMPPOUT,0;如果POUT0,加热JEM2;否则，不加热MOVAL,1M2:OUTDX,ALLEADX,MES2;显示“CONTROL=”MOVAH,9INT21HMOVAL,POUTCALLDSP_AL;显示控制量,CALLCRLF;回车换行MOVAH,0BHINT21HINCALJZPPP2;按任意键退出JMPPPP;无按键继续PPP2:MOVDX,208H;停止加热MOVAL,0OUTDX,ALMOVDX,203H;关定时器0MOVAL,30HOUTDX,ALMOVAX,4C00H;返回DOSINT21H,PIDPROCNEARMOVAX,URMOVBL,ADZMOVBH,0SUBAX,BXMOVEK,AXSUBAX,EK1MOVBX,KPIMULBXADDPK1,AXADCPK1+2,DXMOVAX,EKMOVBX,KI,IMULBXADDPK1,AXADCPK1+2,DXMOVAX,EKSUBAX,EK1SUBAX,EK1ADDAX,EK2MOVBX,KDIMULBXADDPK1,AXADCPK1+2,DXMOVAX,EK1MOVEK2,AXMOVAX,EK,MOVEK1,AXRETPIDENDPLIMITPROCNEAR;限幅子程序MOVAX,WORDPTRPK+2CMPAX,0;U(k)高16位和0比较JLMINUS;小于0转MINUSJGBIG;大于0转BIGMOVAL,BYTEPTRPK+1;等于0CMPAL,0FAH;再比较低16位整数部分JBEMM5;大于250MOVAL,0FA,MM5:MOVPOUT,AL;限幅值等于250，否则限幅值等于计算结果RETMINUS:MOVPOUT,0;小于0，限幅值为0RETBIG:MOVPOUT,0FAH;小于0，限幅值为0RET;返回LIMITENDPINT0APROCNEAR;中断服务程序PUSHAX;保护现场PUSHDXINCCNT;中断计数单元加1MOVAL,POUTCMPCNT,AL;和控制量比较JBEPPP1;小于等于转PPP1,MOVAL,0;等于停止加热MOVDX,208HOUTDX,ALPPP1:MOVAL,20H;送中断结束命令OUT20H,ALPOPDX;恢复现场POPAXIRET;中断返回INT0AENDPDSP_ALPROC;AL内容显示子程序MOVBL,ALMOVDH,2ML20:MOVAH,4ML21:SHLBL,1RCLDL,1,DECAHJNEML21ANDDL,0FHCMPDL,9JBEML22ADDDL,7ML22:ADDDL,30HMOVAH,2INT21HDECDHJNZML20RET,DSP_ALENDPCRLFPROC;回车换行子程序PUSHDXPUSHAXMOVDL,10MOVAH,2INT21HMOVDL,13MOVAH,2INT21HPOPDXPOPAXRET,CRLFENDPPICKADPROC;A/D采样子程序MOVDX,220HMOVAL,0OUTDX,ALMOVCX,1000PI1:NOPLOOPPI1INAL,DXMOVADZ,ALRETPICKADENDPHEX_BCDPROCNEAR;AL中二进制转为十进制子程序,MOVDL,ALSUBAL,ALMOVCX,8LP:ADDDL,DLADCAL,ALDAALOOPLPRETHEX_BCDENDPENDSTART,6.4基于混合仿真实验系统的二阶液位控制系统设计,6.4.1实验装置与系统环境实验装置采用的是浙江天煌科技实业有限公司的THJ-3型高级过程控制对象装置，此装置结合了当今工业现场过程控制的实际，是一套集自动化仪表技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术及现场总线技术为一体的多功能实验设备。实验装置由控制对象和控制实验平台两部分组成。对象配有水槽、锅炉、三相磁力泵等各种模拟工业现场的装置，并安装了各类检测变送装置和执行机构，控制台与控制对象的分开设计，使其更加接近工业现场，可以看成是微缩了的常用过程装置。其中系统的检测装置及执行机构包括：,1检测装置压力传感器、变送器：其精度为0.5级，驱动电压为24V，输出为电流为4-20mA。温度传感器：采用了六个Pt100铂热电阻温度传感器，Pt100传感器精度高，热补偿较好。经过调解器的温度变送器，可将温度信号转换成4-20mADC电流信号。流量传感器、变送器：三个涡轮流量计分别用来对电动调节阀控制的动力支路、由变频器控制的动力支路及盘管出口处的流量进行检测。涡轮流量计流量范围为0-1.2m3/h，精度为1%，输出为4-20mA标准信号,2执行器电动调节阀：采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节，输入控制信号为1-5V直流电压，输出量程为0-100%。变频器：本装置采用日本三菱(FR-S520S-0.4K-CH(R)变频器，控制信号输入为4-20mA直流电流或0-5V直流电压，交流220V的变频输入用来驱动三相磁力驱动泵。水泵：本装置采用磁力驱动泵，型号为16CQ-8P，流量为32升/分，扬程为8米，功率为180W，泵体采用不锈钢材料。有两只磁力驱动泵，一只为三相380V恒压驱动，另一只为三相变频220V输出驱动。,6.4.2过程控制混合仿真平台的结构组成,本过程控制混合仿真系统的组成示意图如图6-19所示。系统由虚拟控制器环境和实际现场环境两部分组成。PC机和PCI-6024E共同完成虚拟控制器的工作，PC机所用的操作系统是WidonwsXP，虚拟控制器的所有工作都是在这个操作系统环境完成的。,6.4.3混合仿真实验系统的实现原理,混合仿真平台主要应用的软件包括MatIab及其工具箱Simulink，RTW和MicrosoftVisualstudio6.0。利用这些软件的组合，可构造出一个良好的虚拟控制器开发和执行的环境，解决windows操作系统下实现实时控制的问题。图6-20所示给出了这个软件组合的环境，以及利用它们实现自动控制混合仿真实验系统的原理示意图。,上述软件在系统实现中的主要功能如下：Matlab提供了数值计算、算法开发、图形化数据等功能。Simulink提供了一个图形化的虚拟控制器设计环境，它不但支持常用的仿真模块，还支持I/O模块。RTW提供了把在Simulink环境下建立的模型，生成可以在不同目标环境下运行的可执行程序的功能。,RTWT提供了一个实时内核，解决了优先级、进程调度、中断处理等问题，在Windows操作系统下实现可执行程序的运行。MicrosoftVisualstudio6.0提供了一个C代码编译的环境，配合RTW工具箱完成实时代码的生成，并进行编译生成不同目标环境下的可执行程序。,6.4.4二阶液位控制系统的Matlab仿真,选平台中的二阶液位系统为控制对象，选取串级控制方案，控制器为PID控制器，系统结构图和方框图入图6-21所示。系统的Simulink模型如图6-22所示。实验中采样时间设为秒，液位设定值设为8cm。主控制器采用PI控制器其控制参数为：P=6，I=0.03，副控制器采用比例控制器其中P=2。图6-23即为Scop1与Scop2显示的实验结果。,6.5三轴数控铣床计算机控制系统设计,数字控制(NumericalControl)，简称数控(NC)，是一种控制技术，使用数字信号对机床的运动及加工过程进行控制的一种方法。数控机床是一种装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。数控系统(NumericalControlSystem)是一种自动阅读输入载体上事先给定的数字量，并将其译码，从而使机床动作并加工零件的控制系统。数控系统一般包括数控装置、可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController，PLC)、主轴驱动及进给装置等部分。,与五轴数控机床相比，三轴数控机床的主要优点包括：(1)适用于小批量生产，并且它的维修费用不高；(2)可以在恶劣的环境下工作，并且噪声很低；(3)加工精度足够，足以满足精加工要求；(4)刀具路径程序容易控制。因此，三轴数控机床仍然是制造业中的主要生产力。绝大多数的自由曲面都是在三轴数控机床上完成的。,6.5.1控制系统的组成,数控系统电气控制原理框图如图6-24所示。,1运动控制卡运动控制是近十年来国际上流行的一种新技术，是由电力拖动发展而来的，通常是指在复杂条件下，将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动。,2步进电机及其驱动器数控系统所用四通公司的两相混合式步进电动机，及两相混合式步进电动机细分驱动器SH-20806。步进电机驱动器的功能是进行功率变换，把计算机控制系统提供的弱电信号放大为步进电机能够接受的强电流信号，驱动电机按照上位机控制指令转动。具有以下特点：全新的双极恒相流加细分控制模式创新的自动寻优电路使性能最优化最大64细分的八种运行模式直流电源DC10V70V供电,最大输出驱动电流6A/相（峰值）输入信号TTL兼容或24V接口可选输入信号光电隔离输出电流可方便设定过流、过压、错相保护脱机(FREE)保持功能最大输出驱动电流6A/相（峰值）输入信号TTL兼容或24V接口可选输入信号光电隔离,输出电流可方便设定过流、过压、错相保护脱机(FREE)保持功能本驱动器采用单脉冲控制方式。输入控制信号通过内置光耦隔离，采用共阳极接法。为确保内置光耦能可靠导通，要求控制信号提供至少6mA的电流。当输入信号接口模式选择5V时，内置光耦的限流电阻为330，适合TTL电平的信号接口。当输入信号接口模式选择24V时，内置光耦的限流电阻为2K，可以与PLC接口配合。PCL839和步进电机及其驱动器接线示意图如图6-25。,6.5.2控制软件设计,数控铣床工作流程主要由前置处理(MATH)、辅助工艺规划(CAPP，ComputerAidedAsse