基于PMAC的開放式數控教學平臺的研究

孔琳

摘 要：數控技術是一門操作性很強的綜合性學科，涉及的學科領域較多，包括系統控制、工業設計、變頻調速等等，這對于學生的操作能力有著較高的要求。本文就開放式數控教學平臺構建的相關問題進行簡單的分析。

關鍵詞：PMAC 開放式 數控教學平臺

數控技術已成為職業院校中一門重要的課程，但在教學平臺的應用方面大多采用的是封閉式體系結構，如FANUC、SIEMENS等。在此，筆者就開放式數控教學平臺構建的相關問題進行簡單的分析。

一、封閉式數控教學平臺的缺陷

一是數控教學平臺中的各個控制系統之間缺乏連貫能力，系統被分割成若干個獨立的控制系統，無法通過操作平臺將相關的技能訓練有機地結合，對于系統設備的使用和維護也帶來諸多不便。

二是由于系統具有封閉性，所以在系統功能的修改和擴充方面的難度較大，受到的局限較多，無法將專門的技術和工藝進行集成，這對于產品的核心競爭力產生了一定的影響。

三是封閉式數控教學平臺需要使用專用的硬件和軟件系統結構，系統的兼容性較差，而且不利于系統功能的持續開發與升級。

二、PMAC運動控制器的功能

PMAC運動控制器采用了摩托羅拉公司的高性能數字信號處理器DSP56000作為CPU，是目前功能最為強大的控制器之一。同時，其本身具有很強的可操作性和靈活性，在同一臺主機系統中可以實現不同系統的組合，通過一臺PC機最多可以同時實現32根軸的控制。PMAC控制器也可以作為單獨的控制器使用，其獨特的大寬帶輸入特性是普通控制器的10～15倍，因此被廣泛地引用于數控機床、在線檢測、衛星定位等領域中。PMAC控制器的應用，為開放式數控教學平臺的建設提供了機床功能、計時檢測等功能，同時也可以通過PMAC強大的控制和處理功能，實現資源的優化管理。

開放性是PMAC最大的優勢，主要體現在兩個方面：第一是硬件結構的開放性。PMAC控制器具有很強的兼容性，可以適應多種不同的硬件操作平臺，用戶可以根據功能需要開發自己的主機。同時，PMAC適用于所有的電動機運行方式，也可以對各種檢測元件的結果實時反饋，對所有的坐標信息、保護信息等向大部分用戶開放；在系統的設計方面也較為靈活，不受硬件設備的限制，也可以在系統設計過程中融入多種先進的設計方法，可以同時實現多個不同電動機的同時運轉。第二是軟件結構的開放性。PMAC支持各種不同的計算機編程語言，如C++、 VB、 VC等，同時也可以根據用戶的需求開發新的人機互動界面。PMAC在機床語言方面具有的開放性是其最大的特點，用戶可以調用系統中已有的直線、樣條等模式，也可以根據教學需求，自定義G代碼、T代碼等，實現一個數控教學平臺環境下不同語言的運行。

三、基于PMAC的開放式數控教學平臺

1.開放式數控的基本原理

傳統的數控教學平臺是封閉的系統結構。這種數控系統雖然操作簡單，但是不利于在系統中加入新的控制技術，功能擴展的難度較大。隨著PMAC控制器逐漸被應用，傳統的封閉式數控操作平臺的弊端顯得更加明顯，為了適應科學技術的快速發展，需要對封閉式的數控教學平臺進行改進。通過PMAC控制器的應用，可以根據用戶的需求對系統功能進行重新配置，也可以實現加工過程與控制過程的全程監控，而且不需要重新配置硬件和軟件，使系統具有較強的兼容性和開放性。PMAC控制器中應用的PC硬件平臺和操作系統是一種基于開放性總線的系統，因此其具有模塊化、可嵌入的特點，為數控教學平臺的運行和功能擴展提供了保證。

2.數控教學平臺的組成

基于PMAC的數控教學平臺主要包括數控裝置、變頻調速主軸、三相異步電動機、交流伺服單元等幾個部分組成，構成以教學操作為主的機床控制平臺，系統框架組成如下圖所示。

3.數控教學平臺的功能

基于PMAC的開放式數控教學平臺，可以為學生學習和掌握數控編程提供更大的空間，同時在數控系統電氣設計、安裝、調試等方面能夠有效地提高學生的動手能力。該平臺采用模塊化設計，方便系統測試和運行，同時可以模擬工業生產過程，根據教學內容和教學目標的要求，指導學生對數控電子系統進行安裝和調試，有利于培養學生的動手實踐能力。

參考文獻：

[1]潘銘.基于PMAC的開放式數控教學平臺的研究[D].南京理工大學，2009（9）.

（作者單位：南陽市高級技工學校）