基于PC機嵌入型開放式數控系統的設計

摘要：本文介紹了開放式數控系統和教學用數控銑床的詳細情況，同時介紹了機床數控系統的最新發展動態，并詳細闡述了基于PC機的開放式數控系統的結構。同時介紹了運動控制器+PC 型 即完全采用以PC為硬件平臺的數控系統，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，可采用建立面向對象的數控模型的方法來提高數控軟件的可重用性 ，具有模塊化、窗口化的特點。

關鍵詞： 計算機數控系統 個人計算機 運動控制卡 開放式數控系統

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

隨著科學技術的不斷發展，數控技術的發展越來越快，數控機床朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發展。但最主要的發展趨勢就是采用“PC＋運動控制器”的開放式數控系統，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有加工制造的精度、柔性和應付市場需求的能力。

開放式數控系統的設計思路

對于數控銑床的設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現，開環控制的步進電機驅動系統，其輸入的脈沖不依賴于轉子的位置，而是事先按一定的規律給定的。其缺點是電機的輸出轉矩、加速度在很大的程度上取決于驅動電源和控制方式。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計應對以下方面進行核算：

1）快行速度是數控的重要指標一般意義上說和電機最高轉速、絲杠螺距、傳動比有關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，應由機器工作阻力和運動參數（線速度、角速度或轉速）計算求得。

其中：F—工作機的阻力

V—工作臺的線速度

假設 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。它能產生高頻脈沖驅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。其中利用編碼器接口，能夠改正機械傳輸產生的定位誤差。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。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系統。該系統在運動控制系統的設計階段有著很大的幫助。監視器在熒屏上顯示了所有安裝在PCI-8132 卡上的運動軸的數據和輸入／輸出的狀態信號。除了開發系統，還包括了DOS和Windows操作系統的功能表以指導該卡各種功能的使用說明。

4 軟件支持

對于正在自己設計程序表的客戶，我們為PCI-8132 卡提供了 MS-DOS Borland C語言/C++ 編程庫

5 結語

開放式數控系統以通用的PC機作為基礎，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，實現了多方位的開放，使其具有比傳統數控系統功能更好的人機交互能力和上層應用系統集成能力，便于機床制造商和用戶對系統功能進行重新定制與開發，使系統具有更好的適應性。本開放式數控系統在數控機床上的成功應用，充分體現了開放式數控系統在機床上的應用前景，為開放式數控系統的廣泛應用打下了良好基礎。

參考文獻

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