基于PC機嵌入型開放式數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：本文介紹了開放式數(shù)控系統(tǒng)和教學(xué)用數(shù)控銑床的詳細情況，同時介紹了機床數(shù)控系統(tǒng)的最新發(fā)展動態(tài)，并詳細闡述了基于PC機的開放式數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。同時介紹了運動控制器+PC 型 即完全采用以PC為硬件平臺的數(shù)控系統(tǒng)，使用PCI-8132型運動控制卡對工作臺進行運動控制，該卡支持visual basic 語言編制的程序，可采用建立面向?qū)ο蟮臄?shù)控模型的方法來提高數(shù)控軟件的可重用性 ，具有模塊化、窗口化的特點。

關(guān)鍵詞： 計算機數(shù)控系統(tǒng) 個人計算機 運動控制卡 開放式數(shù)控系統(tǒng)

中圖分類號: TG51 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)10(B)-0000-00

ABSTRACT：This text has introduced open numerical control system and teaching and used the details of the numerical control milling machine， introduced the newest development trends of the numerical control system of the lathe at the same time ， and explained the structure based on open numerical control system of the PC in detail . Recommended the motion controller + PC type to totally adopt the system of numerical control taking PC as hardware platform promptly at the same time ， use the motion control board of the Model PCI-8132 to do exercises and control the workingbench ， should nip the procedure supporting visual basic language to be worked out ， To improve the reusable ability of CNC software ， a new method to build the reusable model of CNC software with ori-ented-object technology is proposed in the paper ， have module ， window characteristic.

Keyword: Numerical control system of the computer; Personal computer Control board of motion Open numerical control system

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展越來越快，數(shù)控機床朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。但最主要的發(fā)展趨勢就是采用“PC＋運動控制器”的開放式數(shù)控系統(tǒng)，它不僅具有信息處理能力強、開放程度高、運動軌跡控制精確、通用性好等特點，而且還從很大程度上提高了現(xiàn)有加工制造的精度、柔性和應(yīng)付市場需求的能力。

開放式數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計思路

對于數(shù)控銑床的設(shè)計需要有以下基本要求：

1）可靠性高 2）采用通用部件、可擴性好3）系統(tǒng)操作簡單4）維護簡單 5）性能好而價格相對低

2 伺電機的選擇

首先對電機的類型進行了選擇，同時通過與步進電機的比較發(fā)現(xiàn)，開環(huán)控制的步進電機驅(qū)動系統(tǒng)，其輸入的脈沖不依賴于轉(zhuǎn)子的位置，而是事先按一定的規(guī)律給定的。其缺點是電機的輸出轉(zhuǎn)矩、加速度在很大的程度上取決于驅(qū)動電源和控制方式。對于不同電機或者同一種電機不同的負載，很難找到通過的加減速度規(guī)律。因此，我選擇了三菱伺副電機。

2.1 電機的匹配計算

機電匹配計算是總體設(shè)計應(yīng)對以下方面進行核算：

1）快行速度是數(shù)控的重要指標一般意義上說和電機最高轉(zhuǎn)速、絲杠螺距、傳動比有關(guān)本次選擇的電機為三菱公司的伺服交流電機，X—Y軸選型為HC—SFS 系列最高轉(zhuǎn)速為1300r/min。X，Y軸絲杠螺距為6mm減速比為n ，那么X，Y軸的最高移動速度為：

即 X，Y軸快行速度為（7.8m/n）每分。如果減速比為1則快行速度為7.8m/min 。以此核算可決定傳速比。

2.2 選擇電動機的容量

工作機所需要的工作功率Pw，應(yīng)由機器工作阻力和運動參數(shù)（線速度、角速度或轉(zhuǎn)速）計算求得。

其中：F—工作機的阻力

V—工作臺的線速度

假設(shè) 當銑床刀具切削工件為45鋼（正火），和、HP=187 進給量 f= 0.3mm/r時，通過查找《金屬切削》資料，可以得到刀具的切削力為2432N 工作臺的重量為198N

由上式 電動機應(yīng)選為0.342kw *2.5=0.8525kw 選0.85kw 的伺服電機型號為：HC-SFS81（B）

3 PCI 運動控制卡的選擇

PCI-8132是有PCI接口的2軸運動控制卡。它能產(chǎn)生高頻脈沖驅(qū)動步進電機和伺服電機。PCI-8132 卡可用于所有的四軸運動系統(tǒng)。其中利用編碼器接口，能夠改正機械傳輸產(chǎn)生的定位誤差。除此之外，機械傳感器接口， 伺服電機接口和輸入／輸出信號用來整合系統(tǒng)。當馬達仍然是在運動中的時候 ， 硬件位置比較功能和信號的輸出為使用者提供了瞬時在線比較法。

PCI-8132卡有一個基于軟件的微軟操作平臺開發(fā)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在運動控制系統(tǒng)的設(shè)計階段有著很大的幫助。監(jiān)視器在熒屏上顯示了所有安裝在PCI-8132 卡上的運動軸的數(shù)據(jù)和輸入／輸出的狀態(tài)信號。除了開發(fā)系統(tǒng)，還包括了DOS和Windows操作系統(tǒng)的功能表以指導(dǎo)該卡各種功能的使用說明。

4 軟件支持

對于正在自己設(shè)計程序表的客戶，我們?yōu)镻CI-8132 卡提供了 MS-DOS Borland C語言/C++ 編程庫

5 結(jié)語

開放式數(shù)控系統(tǒng)以通用的PC機作為基礎(chǔ)，采用功能強大的PCI運動控制卡進行插補運算、位置控制、速度控制等實時任務(wù)，實現(xiàn)了多方位的開放，使其具有比傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)功能更好的人機交互能力和上層應(yīng)用系統(tǒng)集成能力，便于機床制造商和用戶對系統(tǒng)功能進行重新定制與開發(fā)，使系統(tǒng)具有更好的適應(yīng)性。本開放式數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控機床上的成功應(yīng)用，充分體現(xiàn)了開放式數(shù)控系統(tǒng)在機床上的應(yīng)用前景，為開放式數(shù)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。

參考文獻

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