基于PMAC的開放式數(shù)控教學平臺的研究

孔琳

摘 要：數(shù)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(tǒng)控制、工業(yè)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(shù)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(shù)控教學平臺

數(shù)控技術已成為職業(yè)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(shù)控教學平臺構建的相關問題進行簡單的分析。

一、封閉式數(shù)控教學平臺的缺陷

一是數(shù)控教學平臺中的各個控制系統(tǒng)之間缺乏連貫能力，系統(tǒng)被分割成若干個獨立的控制系統(tǒng)，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(tǒng)設備的使用和維護也帶來諸多不便。

二是由于系統(tǒng)具有封閉性，所以在系統(tǒng)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(chǎn)品的核心競爭力產(chǎn)生了一定的影響。

三是封閉式數(shù)控教學平臺需要使用專用的硬件和軟件系統(tǒng)結構，系統(tǒng)的兼容性較差，而且不利于系統(tǒng)功能的持續(xù)開發(fā)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(shù)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(tǒng)中可以實現(xiàn)不同系統(tǒng)的組合，通過一臺PC機最多可以同時實現(xiàn)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(shù)控機床、在線檢測、衛(wèi)星定位等領域中。PMAC控制器的應用，為開放式數(shù)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(xiàn)資源的優(yōu)化管理。

開放性是PMAC最大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)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(jù)功能需要開發(fā)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(tǒng)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(tǒng)設計過程中融入多種先進的設計方法，可以同時實現(xiàn)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(jù)用戶的需求開發(fā)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(tǒng)中已有的直線、樣條等模式，也可以根據(jù)教學需求，自定義G代碼、T代碼等，實現(xiàn)一個數(shù)控教學平臺環(huán)境下不同語言的運行。

三、基于PMAC的開放式數(shù)控教學平臺

1.開放式數(shù)控的基本原理

傳統(tǒng)的數(shù)控教學平臺是封閉的系統(tǒng)結構。這種數(shù)控系統(tǒng)雖然操作簡單，但是不利于在系統(tǒng)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(tǒng)的封閉式數(shù)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(fā)展，需要對封閉式的數(shù)控教學平臺進行改進。通過PMAC控制器的應用，可以根據(jù)用戶的需求對系統(tǒng)功能進行重新配置，也可以實現(xiàn)加工過程與控制過程的全程監(jiān)控，而且不需要重新配置硬件和軟件，使系統(tǒng)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(tǒng)是一種基于開放性總線的系統(tǒng)，因此其具有模塊化、可嵌入的特點，為數(shù)控教學平臺的運行和功能擴展提供了保證。

2.數(shù)控教學平臺的組成

基于PMAC的數(shù)控教學平臺主要包括數(shù)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(tǒng)框架組成如下圖所示。

3.數(shù)控教學平臺的功能

基于PMAC的開放式數(shù)控教學平臺，可以為學生學習和掌握數(shù)控編程提供更大的空間，同時在數(shù)控系統(tǒng)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(tǒng)測試和運行，同時可以模擬工業(yè)生產(chǎn)過程，根據(jù)教學內容和教學目標的要求，指導學生對數(shù)控電子系統(tǒng)進行安裝和調試，有利于培養(yǎng)學生的動手實踐能力。

參考文獻：

[1]潘銘.基于PMAC的開放式數(shù)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）