开放式综合数控实验系统

开放式综合数控实验系统机械制造及自动化系2005.04.10一、开放式综合数控实验系统

系统结构计算机房结构与操作编程、仿真一般插补样条、网络实验数控系统管理机开放式数控实验装置数控车床（简易）数控铣床数控铣床接口

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…伺服系统加工中心（暂没有）二、开放式“软数控”实验装置

(一)组成

1.工业控制计算机IPC(台湾研华公司)2.英文WindowsNT4.0操作系统(美国微软公司)3.实时开发系统软件RTX(美国Venturcom公司)4.光纤通讯适配器SoftSERCANS接口及开发软件(德国力士乐公司)5.光纤通讯的交流数字式伺服系统及主轴系统(德国力士乐公司)6.自主开发的Soft-CNC控制软件和PLC程序开放式“软数控”实验装置总体组成（1）(二)基于PC的开放式“软数控”实

验装置总体结构示意图（2）（三）系统软硬件结构

1.软件结构(1)系统软件结构（2）2.硬件结构电气结构框图用户界面(四四)开开放放式式数数控控系系统统概概念念IEEE(国际际电电气气电电子子工工程程师师协协会会)是是这这样样定定义义开开放放式式数数控控系系统统的的：：“具有下列特特性的系统统可以被称称为开放系系统：符合合系统规范范的应用可可以运行在在多个销售售商的不同同平台上，，可以与其其它的系统统应用互操操作，并且且具有一致致风格的用用户交互界界面。”通俗地说开开放式数控控系统应该该基于通用用PC平台，充分分利用PC机硬件发展展迅速，软软件资源丰丰富的优势势。(五)开放放式数控系系统的发展展过程1.在过去去，所谓的开开放只是在在专有系统硬硬件中简单单地嵌入PC技术，对系系统的人机机界面等非非实时控制制部分实现现了有限的的开放。2.目前的开放式数数控系统，，主要以通用用微机为计计算平台，，以PC上的标准插插件形式的的开放式运运动控制器器为控制核核心。伺服控制和和机床逻辑辑控制均由由运动控制制器完成。。运动控制制器可编程程，以运动动子程序的的方式解释释执行数控控程序(G代码等,支支持用户扩扩展)，以以PLC子程序的方方式实现机机床逻辑控控制。这类类系统的特特点是：硬硬件板卡的的接口符合合PC标准，可直直接插在通通用计算机机中，但数控核心心软件仍是是专用的。。3.开放式式数控系统统的发展方方向就是所所谓的“软件数控”，即数控系系统的实现现只是一种种通用计算算机上的标标准应用程程序,而不不再是包含含有许多插插件板的专专用硬件系系统。无论论是硬件还还是软件都都将实现完完全开放。。数控系统的的开放性示示意框图(六)开放数控系系统的发展展过程图示示(七)实时时开发系统统软件RTX(八)光光纤通通讯的的SERCOS接口及及交流流数字字式伺伺服系系统、、主轴轴系统统1.概概述：数字伺伺服系系统具具有高高速,高精精度和和无漂漂移等等特点点,发发展非非常迅迅速并并且已已经在在数控控机床床上获获得广广泛应应用。。但数数字通通讯协协议通通常由由各伺伺服系系统和和CNC制造厂厂制定定,各各厂家家产品品一般般不具具备互互换性性。为解决决互换换性问问题,1990年由由德国国主要要CNC系统制制造商商、伺伺服系系统制制造商商和研研究机机构共共同发发起成成立了了SERCOS(SErialReal-timeCOmmunicationSpecification)协会，，其目目的是是制定定一个个CNC系统与与数字字伺服服系统统之间间的统统一数数据交交换接接口，，提供供产品品的互互换可可能性性。目目前该该协议议已经经被世世界上上主要要CNC和伺服服系统统制造造商所所接受受，1995年年SERCOS接口协协议被被确立立为IEC61491国际标标准。。它也也是目目前用用于数数字伺伺服和和传动动数据据通信信的唯唯一国国际标标准。。2.光纤通通讯接接口：：SERCOS接口由由一个个主站站（Master,CNC或FMC）和若干干个从从站（（Slave,伺服、、主轴轴或PLC-IO））组成，，各站站之间间采用用光缆缆联接接，构构成环环形网网，见见图。。站间间的最最大距距离为为40m，最大从从站数数为254，通通讯速速度最最高为为16Mbit/s，，主站与与从站站之间间可以以传送送如下下信息息：位位置、、速度度和扭扭矩指指令值值；位位置、、速度度和扭扭矩实实际值值，伺伺服和和电机机参数数，伺伺服状状态和和报警警，控控制方方式命命令，，PLC-IO开关量量信号号。3.SERCOS环示意意图工大校园网网实验室服务器实验室浏览器研究室浏览器个人机算机浏览器数控车床数控铣床加工中心开放式数控机床三、实验验（一））网络络实验验系统统（二））逐点点比较较法插插补逐点比比较法法直线线插补补逐点比比较法法圆弧弧插补（三））数字字积分分法插插补数字积积分法法直线线插补补数字积积分法法圆弧弧插补补（四））数数据采采样插插补数据采采样直直线插插补数据采采样圆圆弧插插补（五）B样条曲曲线插插补（六））插补补在铣铣床仿仿真中中的应应用（七））插补补在车车床仿仿真中中的应应用(八)计算机机软数数控装装置实实验(B刀补仿仿真)四、建建设效效果的的评价价本实验验系统统具有有可扩展展、可可添加加、可可组合合的开开放性性，能够适适应数控控基础实实验和发发展中新新的数控控技术实实验。本本实验系系统可以以作为现现代制造造系统及及自动化化方面多门相关关课程实实验的基基础实验验设备和和技术平平台（CAD/CAM、数控刀具具、计算算机控制制的自动动化系统统、数控控加工工工艺、UG编程、模模具加工工、计算算机在机机械制造造上的应应用、智智能加工工程等课课程）。。本教学学实验能能满足“数控技术术”教学计划划和教学学实验大大纲的要要求，对实验设设备和装装置缺乏乏是很大大的补充充，使演示示实验变变成学生生人人动动手的主主动实验验，从而而启发学学生的创创新能力力。不但但完善了了已开出出的实验验，而且且开出了了综合性、、设计性性和创新新性新实实验。特点为：：1、实践性强强本实验自自始至终终都是学学生亲自自动手，，在计算算机上仿仿真实际际的“数控机床床的数控控系统”，进行操操作、编编程及仿仿真刀具具运动轨轨迹。然然后将程程序由计计算机网网络传送送到数控控机床或或开放式式综合数数控实验验系统上上进行实实际加工工。2、综合性强强本实验系系统可以以进行多多种实验验项目：：数控车车床操作作、编程程和加工工实验；；数控铣铣床操作作、编程程和加工工实验以以及插补补原理实实验等等等。3、本实实验具有有可扩展、、可开发发性。“开放式综综合数控控实验系系统”可以增添添NC指令和数数控功能能。当前前商品化化的数控控机