多轴联动数控系统的开发与改造

1、文章编号:100320794(20020720055202多轴联动数控系统的开发与改造韩强1,文立伟2(11哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150040;21哈尔滨第一工具厂,黑龙江哈尔滨150020摘要:提出以IPC和PM AC为基础构成多轴联动并具有开放性的数控系统。叙述了硬、软件的组成和结构,重点介绍了软件的工作机理及其界面用户化开发。关键词:PM AC;多轴联动;数控系统;界面软件开发中图号:TP316文献标识码:B1引言随着技术的进步,市场竞争的加剧,传统的数控系统越来越暴露出其固有的缺陷。如各控制系统间互连能力较差,影响系统的相互集成,风格不一的操作方式以及专用件的大量使用,

2、不但使用户培训费用增加,还给数控设备用户(NC系统的最终用户带来很多不便1。因此,数控系统开放化是新一代NC 发展的必然趋势。在PC机的Windows环境下有两种方法可以实现数字控制:一种是由一台计算机和一些功能模块组成的单机模式,这种模式在硬件成本上是较为便宜的,但在软件的编写上却相当复杂,不便于普通用户的二次开发;另一种是并行双CPU上下位机通讯模式,相对而言该种模式具有更大的灵活性,是一种便于用户化开发的全方位的开放式体系结构。在本课题中,研究的是将美国Delta T au公司的多轴运动控制器PM AC(P orgramble Multi-Axis C on2 troller卡作为伺服运

3、算和控制主体插入IPC机的标准插槽中,再加上一些外围设备,如伺服放大器、伺服电机、编码器、电源等,构成一个模块化的数控系统。由此构成的数控系统,具有开发周期短、成本低、插补轴数多(四轴以上、控制精度高等特点。2数控系统的硬件构成211数控系统的组成本数控系统主要是由PC机和PM AC多轴运动控制器构成的一个六轴数控体系。其中,PM AC卡完成电机的位置和速度的实时控制、刀具补偿、插补运算(直线、圆弧、样条曲线、螺旋线、曲线轨迹计算、螺距补偿等工作,而PC机处理系统级的任务,如通讯控制、图形显示、动态仿真等。这样主机可从繁重的运动控制中解脱出来,进行更高层次的管理和控制任务。具体结构如图1所示。

4、多轴运动控制器在体系结构上是一台完整的专用数控计算机,内部集成了DSP数字信号处理器、内部总线、固化的伺服运算算法、总线接入双端口RAM、PI D+Notch 滤波器、数模转换器、用户门列阵、光电隔离电路等芯片。PM AC卡接口部分包括控制面板接口。P LC逻辑控制器:通过设定P LC0实时任务处理程序,也可以扩展数控系统外接的逻辑控制器,使机床的开关量控制主要由外接的逻辑控制器来完成。与机械系统的连接。PC机与PM AC的连接可采用IS A总线或串行口连接,在这个体系结构中,数控伺服运算和控制完全由PM AC卡来完成,PC机及其各种通用接口都处于整个数控系统的终端地位,这样的体系结构具有很大

5、的通用性、开放性,一方面对于用户来说,它面对的终端完全是PC微机的体系,可以使用Windows9X/NT的操作系统,用户不会产生陌生感。数控NC软件采用的是界面化的人机交互方式,与基于Windows的各种应用程序完全一致,便于初学者的学习和使用,它摆脱了以往数控系统界面单调、呆板,不易接近的感觉,可以在其上自由地编辑和扩展。另一方面,数控系统的伺服运算、反馈控制、实时任务处理等程序工作都由PM AC多轴运动控制器和P LC可编程逻辑器来完成,具有高精度、高速度的特点 。图1六轴数控系统结构框图Fig.1Six axles numerical control system structure c

6、h art552002年第7期煤矿机械212运动程序的执行一个PM AC 程序将数据传送给轨迹生成程序以计算给电机每伺服周期的一系列的命令位置。运动程序必须工作在实际要求的运动之前,以便保持数据能够传送给轨迹生成器。如果一个程序没有能够保持超前,而且给下一个运动的时间在没有正确的数据送给轨迹生成器的情况下来到,DSP 将停止执行程序,并使坐标系中的所有电机停止。 在开始执行程序之前,DSP 数学信号处理器将顺次计算程序语句,包括第1和第2运动语句,这个过程取决于运动的模式和可编程分段运动时间的设置。可编程的运动直到设定的程序运动计算时间来到才被传送和实际执行,即计算已经完成。这一步十分重要,只

7、有这样才会使各坐标协调运动,并使数控系统可以与外部过程保持一致。通过轨迹生成程序执行一个运动,在开始阶段,一个中断标志就被置位,从而使PM AC 计算所有下面的程序语句,也包括下一个运动语句,并将计算好的数据放到轨迹生成器的队列中。然后程序计算将暂停,直到轨迹生成器开始下一个运动,并且PM AC 执行另一个任务(P LC 程序,通信等。3系统软件结构设计311系统应用软件的开发 在系统中,PT A LK 是Delta T au 的32位驱动器PC OM M32的用户友好界面,可同计算机进行灵活有效的通讯。本系统的应用程序是在WI NDOWS98操作系统下,采用Micros oft 公司的通用软

8、件开发平台Visual C +开发出来的。系统软件调用封装类C p 2mac 和Claser 的相应函数实现各种功能,而这些函数则封装了PM AC 卡的各种命令以及开发工具PC OM M32软件库的库函数。312C NC 系统初始化PC 在启动C NC 应用程序后,进入系统主界面之前,应主要完成2个任务:对PM AC 进行初始化(见图2和使整个数控系统上电。在此采用2个定时器,第1个延时5s 左右,保证在显示系统主界面前有充足的时间完成初始化文件下载和系统上电操作;第2个则以1000ms 的时间间隔对DPRAM 中的实时固定数据缓冲区和后台固定数据缓冲区进行刷新,检查是否有错误出现。所有这些工

9、作完成之后,才允许进入主界面,保证了在进入C NC 之前,系统不被上电,不会因为对控制面板等的误操作而损坏设备或伤人。图2对P M AC 的初始化Fig.2I nitiation for P M AC4结语该数控系统以工控机(IPC 为基础,采用功能强大的多轴运动控制器PM AC 承担插补计算、位置控制、速度控制等任务。该数控系统的特点是联动轴数多,硬件实时性强,运行速度快,控制精度高,设计非常方便。参考文献:1游有鹏,董伟杰,等1开放式数控系统新一代NC 的主流J 1航空制造技术,1998,(5:35-3712PM AC H ARDW ARE REFERE NCE ,Pcomm 32Bit

10、Driver M.DE LT A T AU Data System Inc.1999.3PM AC USER S M ANUA LM1DE LT A T AU Data System Inc.1999.作者简介:韩强(1970-,吉林德惠人,工程师,1992年毕业于佳木斯工学院机械制造专业,现在哈尔滨电机厂有限责任公司从事机械工艺工作。收稿日期:2002204202Developing and transform of multiaxis gearing numericalcontrol systemH AN Q iang 1,WEN Li -w ei 2(11Harbin E lectric

11、al Machinery Plant Ltd.,C o.,Harbin 150040,China ;2.N o.1T ool Plant of Harbin ,Harbin 150020,ChinaAbstract :This paper puts forward numerical control system to take IPC and PM AC as foundation forming multiaxis gearing and having open ,narrates the formation and structure of s oftware and hardware

12、,introduces a point of im portance the w ork 2ing mechanisation and limiting surface user developing of s oftware.K ey w ords :PM AC ;multiaxis gearing ;numerical control system ;limiting surface s oftward developingSHCK I 型自动喷雾装置通过鉴定近日,由鹤煤公司科研所研制的SHCK I 型自动喷雾装置通过了鹤煤公司的专家鉴定。该装置由主机、声控传感器、红外线控制传感器、机械触控传感器、防爆电磁阀组成。具有采用元