開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用舉例

1、<p>　　開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用舉例</p><p>　　本章將通過(guò)對(duì)NC嵌入PC的典型范例－PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡及其應(yīng)用的介紹，使讀者對(duì)開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)有一個(gè)初步的了解。</p><p>　　開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用</p><p>　　6.1.1 PMAC開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制卡</p><p>　　PMAC全稱可編程多軸控制器（Program

2、mable Multi-Axis Controller），是美國(guó)Delta Tau Data Systems 公司于1990年推出的基于PC機(jī)平臺(tái)的開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器。它集運(yùn)動(dòng)控制和PLC控制于一體，具有優(yōu)秀的插補(bǔ)計(jì)算、伺服和I/O接口等實(shí)時(shí)控制能力，最多可控制32軸（Turbo PMAC）。板上的MACRO接口允許將諸多的PMAC卡聯(lián)成環(huán)形網(wǎng)進(jìn)行控制。它支持多種總線規(guī)范（ISA、PCI、VME和STD），同一控制軟件可以不同的總線上運(yùn)行

3、，從而提供了多平臺(tái)支持特性。PMAC還支持多種電機(jī)（如直流伺服電機(jī)、交流同步電機(jī)、交流異步電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，直線電機(jī)等）和檢測(cè)反饋元件（增量編碼器、絕對(duì)編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、線性磁傳感器等）。PMAC以Motorola 56000系列 DSP為CPU，板上的存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)控制軟件和用戶程序、I/O接口和伺服接口用于連接外部輸入/輸出信號(hào)和伺服電機(jī),板上的顯示接口允許連接一個(gè)2×40的字符液晶顯示器。此卡本身就是一個(gè)NC系統(tǒng)可以

4、單獨(dú)使用，也可以插入PC機(jī)中，構(gòu)成開(kāi)放式控制系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)如圖6-1-1所示，表6-</p><p>　　圖6-1-1 PMAC開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制卡</p><p>　　表6-1-1 PMAC開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器的主要技術(shù)性能指標(biāo)</p><p>　　表6-1-1 開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器的主要技術(shù)性能指標(biāo)</p><p>　　6.1.2 KT560-T開(kāi)

5、放式車床數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　T560_T開(kāi)放式車床數(shù)控系統(tǒng)由PMAC-LITE四軸運(yùn)動(dòng)控制卡和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成，它的軟件分為上位機(jī)（PC）和下位機(jī)（PMAC）兩部分。上位機(jī)主要完成系統(tǒng)的管理功能，如人機(jī)界面的實(shí)現(xiàn)，加工狀態(tài)顯示，仿真的實(shí)現(xiàn)，參數(shù)編輯，參數(shù)配置，程序文件編輯，端口狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障的診斷等工作。下位機(jī)的軟件主要是實(shí)現(xiàn)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制與信號(hào)的邏輯控制。PTALK部分為上位機(jī)與下位機(jī)的通信模塊。其

6、結(jié)構(gòu)如圖6-1-2所示。</p><p>　　圖6-1-2 KT560_T軟件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　KT560_T數(shù)控系統(tǒng)是在上海開(kāi)通數(shù)控有限公司的FONCS通用數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的基礎(chǔ)上的構(gòu)建的。FONCS充分的應(yīng)用了OOP的設(shè)計(jì)思想并結(jié)合了工業(yè)控制領(lǐng)域的組態(tài)軟件的特點(diǎn)。用戶可以通過(guò)FONCS的開(kāi)發(fā)工具，對(duì)軟件功能模塊進(jìn)行可視化的配置，從模塊庫(kù)中調(diào)出需要的功能組件或者刪除不必要的組

7、件。FONCS的開(kāi)發(fā)工具對(duì)系統(tǒng)配置的結(jié)果保存在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件中，當(dāng)FONCS在運(yùn)行環(huán)境中啟動(dòng)時(shí)，會(huì)根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息，動(dòng)態(tài)生成用戶界面(圖6-1-3與圖6-1-4)。用戶借助于這樣一個(gè)機(jī)制，可以在短時(shí)間內(nèi)為自己的機(jī)床定制專用的控制系統(tǒng)。</p><p>　　圖6-1-3 KT560_T的界面結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖6-1-4 系統(tǒng)界面（主界面、手動(dòng)界面、自動(dòng)界面和診斷界面）&l

8、t;/p><p>　　系統(tǒng)的各個(gè)界面都是通過(guò)系統(tǒng)菜單來(lái)進(jìn)行切換的，KT560_T中提供了一個(gè)菜單編輯器(圖6-1-5)，用戶可以通過(guò)這個(gè)工具自定義菜單的結(jié)構(gòu)和菜單按鈕的外觀，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的開(kāi)放性。</p><p>　　圖6-1-5 菜單編輯器</p><p>　　在使用數(shù)控機(jī)床的過(guò)程中，數(shù)控程序的檢查方法是影響生產(chǎn)率的重要因素之一，數(shù)控程序校驗(yàn)常用的有三種方法，一是

9、由編輯人員檢查NC代碼、數(shù)據(jù)；二是在機(jī)床上“以筆代刀”，模擬加工畫出刀具軌跡；三是采用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行檢查。顯然前兩種方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，增加了機(jī)床的占用時(shí)間；而第三種方法直觀、快速，可減輕編程人員的工作量，提高數(shù)控機(jī)床使用率。</p><p>　　KT560_T中的動(dòng)態(tài)三維仿真功能，可仿真車床的車削過(guò)程，具有真實(shí)感。三維數(shù)控仿真是數(shù)控機(jī)床在虛擬環(huán)境中的映射，集制造技術(shù)、機(jī)床數(shù)控理論、計(jì)算機(jī)輔助

10、設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、建模和仿真技術(shù)于一體。在此虛擬環(huán)境中刀具對(duì)工件進(jìn)行虛擬切削，能檢查數(shù)控程序的正確性、合理性、對(duì)加工方案的優(yōu)劣做出評(píng)估和優(yōu)化；達(dá)到縮短產(chǎn)品加工周期，降低成本、提高質(zhì)量的目的。</p><p>　　KT560_T的仿真采用實(shí)時(shí)動(dòng)畫方式，首先生成一個(gè)毛坯，然后根據(jù)機(jī)械加工時(shí)的材料去除規(guī)律生成動(dòng)畫的每一幀。三維仿真通過(guò)三維演示窗口顯示在屏幕上。在自動(dòng)模塊和編輯模塊中，都可在文件的

11、打開(kāi)和保存時(shí)進(jìn)行快速的仿真演示。圖6-1-6為加工一個(gè)保齡球瓶時(shí)的動(dòng)態(tài)三維效果演示。</p><p>　　圖6-1-6 三維演示</p><p>　　KT560-T數(shù)控系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)管理功能,能夠同時(shí)滿足開(kāi)放性與靈活性、安全性與可靠性的要求。由于數(shù)控機(jī)床涉及的參數(shù)很多，不同類型的數(shù)控機(jī)床甚至同一類型不同的數(shù)控機(jī)床都有各自不同的參數(shù)，這給參數(shù)管理帶來(lái)了不便，要求參數(shù)管理模塊具有很大的靈活性與

12、開(kāi)放性，當(dāng)被管理的參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，參數(shù)管理模塊能自動(dòng)適應(yīng)產(chǎn)生的變化，即能對(duì)參數(shù)的增加、減少、類型的變化等進(jìn)行動(dòng)態(tài)的管理。KT560_T提供了一個(gè)參數(shù)設(shè)計(jì)軟件工具（軟件參數(shù)界面見(jiàn)圖6-1-7），允許系統(tǒng)制造廠商自行定義和編輯系統(tǒng)參數(shù)。</p><p>　　圖6-1-7參數(shù)界面</p><p>　　6.2 開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器實(shí)驗(yàn)裝置</p><p>　　開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器

13、實(shí)驗(yàn)裝置的主要功能有：執(zhí)行運(yùn)動(dòng)程序和PLC程序、控制和調(diào)整伺服電機(jī)運(yùn)行特性、系統(tǒng)的故障監(jiān)控和與計(jì)算機(jī)通訊。它能幫助我們學(xué)習(xí)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)與插補(bǔ)原理，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際的控制要求開(kāi)發(fā)數(shù)控機(jī)床需要的各種功能。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)裝置的基本組成</b></p><p>　　開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置的基本組成： 一臺(tái)IBM-PC或兼容計(jì)算機(jī)； 一塊四軸運(yùn)動(dòng)控制卡PMAC-

14、LITE；一個(gè)帶數(shù)控操作面板的裝有四路直流伺服驅(qū)動(dòng)器與四個(gè)帶編碼器的直流伺服電機(jī)的機(jī)箱。，</p><p>　　如圖6-2-1所示，機(jī)箱內(nèi)部有一開(kāi)關(guān)電源，輸入為AC220V，輸出的DC+/-12V供PMAC內(nèi)部數(shù)摸轉(zhuǎn)換電路用，輸出DC24V作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)卡的驅(qū)動(dòng)電源。機(jī)箱操作面板上的ON/OFF開(kāi)關(guān)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)卡的電源，ACC8D OPT 4A卡是四軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)卡，負(fù)責(zé)將PMAC送出的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電機(jī)的速度和轉(zhuǎn)矩

15、，控制電機(jī)運(yùn)行。另外，機(jī)箱內(nèi)部還有二塊信號(hào)轉(zhuǎn)接板，一塊與PMAC卡的J2、J3、J5、J11輸入/輸出端口相連，轉(zhuǎn)接信號(hào)；另一塊連接機(jī)箱操作面板上的控制按鈕、開(kāi)關(guān)及指示燈，分別表示PMAC的輸入和輸出。</p><p>　　圖6-2-1　 PMAC-LITE控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p>　　6.2.2 PMAC的命令和變量集</p><p>　　用PMAC的命令

16、和變量編寫運(yùn)動(dòng)程序和PLC程序，控制伺服系統(tǒng)工作，進(jìn)而可開(kāi)發(fā)各種應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)需要達(dá)到的功能。</p><p>　　1. 在線命令（立即執(zhí)行，不存儲(chǔ)）</p><p><b>　　1）全局命令</b></p><p>　　&1 指定坐標(biāo)系1為當(dāng)前尋址的系統(tǒng)</p><p>　　#1

17、 指定電機(jī)1為當(dāng)前尋址的電機(jī)</p><p>　　$$$ 全局復(fù)位，包括所有的電機(jī)和坐標(biāo)系</p><p>　　SAVE 保存I變量到EEROM中</p><p>　　OPEN PROG 1 打開(kāi)運(yùn)動(dòng)程序1的緩沖器</p><p>　　CLEAR

18、 清除打開(kāi)緩沖器的內(nèi)容</p><p>　　2) 坐標(biāo)系定義命令</p><p>　　#1→x 定義電機(jī)1為x軸，比例系數(shù)為1。</p><p>　　R 運(yùn)行當(dāng)前尋址的運(yùn)動(dòng)程序</p><p>　　\ 當(dāng)前坐標(biāo)系中進(jìn)給保持，并允許手動(dòng)控制軸向運(yùn)動(dòng)。&l

19、t;/p><p>　　A 立即終止當(dāng)前的程序和軸運(yùn)動(dòng)</p><p>　　% 報(bào)告當(dāng)前進(jìn)給倍率值</p><p>　　%100 指定進(jìn)給倍率值為100%</p><p><b>　　3）電機(jī)命令</b></p><p>

20、;　　HM 電機(jī)執(zhí)行返回參考點(diǎn)運(yùn)動(dòng)</p><p>　　#1J+ 手動(dòng)電機(jī)1向正方向運(yùn)動(dòng)</p><p>　　J/ 停止手動(dòng)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)，變開(kāi)環(huán)控制為閉環(huán)。</p><p>　　P 報(bào)告指定電機(jī)的位置</p><p>　　V

21、 報(bào)告指定電機(jī)的速度</p><p><b>　　2. 運(yùn)動(dòng)程序命令</b></p><p>　　這是一組緩沖命令，存放在緩沖器中，用R命令執(zhí)行，其作用是指定運(yùn)動(dòng)位置，運(yùn)動(dòng)方式和屬性，程序邏輯控制，變量賦值。</p><p>　　例如：X100Y（P1）Z（P2*P3） 指定X、Y、Z的運(yùn)動(dòng)位置</p><

22、p>　　LINEAR 直線插補(bǔ)方式</p><p>　　CIRCLE0　 順時(shí)針園弧插補(bǔ)方式</p><p>　　ABS 所有的軸以絕對(duì)值方式運(yùn)動(dòng)</p><p>　　INC（X） X軸以增量值方式運(yùn)動(dòng)</p><p>　

23、　TM100 指定運(yùn)動(dòng)時(shí)間為100ms</p><p>　　GOTO（標(biāo)號(hào)） 跳轉(zhuǎn)到指定標(biāo)號(hào)的程序段</p><p>　　I130=3000 I變量賦值</p><p>　　SENDP“abcd” 通過(guò)總線傳送”abcd”給計(jì)算機(jī)</p><p>　　

24、TA 指定運(yùn)動(dòng)加速時(shí)間</p><p>　　3. PLC程序指令</p><p>　　這也是一組緩沖命令，重復(fù)執(zhí)行，其中包括運(yùn)算、邏輯控制、信息傳送等命令。</p><p>　　例如：IF </p><p><b>　　ELSE</b></p><

25、;p><b>　　ENDIF</b></p><p><b>　　WHILE</b></p><p><b>　　ENDWHILE</b></p><p>　　COMMAND“#4HM” 指定“電機(jī)4返回參考點(diǎn)”命令</p><p>　　4. I，P，Q和M變量<

26、;/p><p>　　I變量用于設(shè)定PMAC卡的性能，伺服電機(jī)控制和編碼器參數(shù)；P、Q變量作為通用變量，在運(yùn)算中賦值和傳送信息，Q變量還可以在坐標(biāo)系中作其它特殊用途；M變量可以直接定義存儲(chǔ)器和I/O接口，通過(guò)M變量的讀寫，對(duì)I/O接口和各軸的實(shí)際位置、理論位置進(jìn)行操作。</p><p>　　6.2.3 運(yùn)動(dòng)程序組成和作用</p><p>　　運(yùn)動(dòng)程序由一些例命令語(yǔ)句組成

27、，用于軸向定位和輪廓軌跡運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　1. 運(yùn)動(dòng)命令</b></p><p>　　X1000 Y2000 Z3000</p><p>　　U(P1*3.14159) V(20*SIN(Q6))</p><p>　　DWELL, DELAY</p><p><b>　

28、　2. 模式命令</b></p><p>　　ABS，INC，F(xiàn)RAX，NORMAL ，</p><p>　　LINEAR，CIRCLEn ,RAPID, SPLINEn, PVT</p><p>　　TA, TM, TS, F</p><p><b>　　3. 變量賦值</b></p>&l

29、t;p><b>　　變量=表達(dá)式</b></p><p><b>　　4. 邏輯控制語(yǔ)句</b></p><p>　　N，O，GOTO，GOSUB，CALL，RETURN</p><p>　　G，M，T，D（特殊的CALL語(yǔ)句）</p><p>　　IF，WHILE，ELSE，ENDIF，EN

30、DWHILE</p><p><b>　　5. 輔助語(yǔ)句</b></p><p>　　COMMAND，SEND，DISPLAY，</p><p>　　ENABLE PLC，DISABLE PLC</p><p>　　6. PMAC的運(yùn)算符（在運(yùn)動(dòng)程序和PLC程序中使用）</p><p>　　&

31、amp; 位“與”位 SIN 正弦</p><p>　　| 位“或”位 COS 余弦</p><p>　　^ 位“異或”位 TAN 正切</p><p>　　= 等于 ASIN 反正弦</p><p>　　!= 不等于

32、 ACOS 反余弦 </p><p>　　> 大于 ATAN 反正切</p><p>　　!> 小于等于 ATAN2 擴(kuò)展的反正切</p><p>　　< 小于 SQRT 開(kāi)平方</p><p>　　

33、LN 自然對(duì)數(shù)</p><p>　　EXP 指數(shù)</p><p>　　ABS 絕對(duì)值</p><p>　　INT 取整</p><p>　　6.2.4 運(yùn)動(dòng)程序</p><p>　　一個(gè)程序可以同時(shí)在多個(gè)坐標(biāo)系中運(yùn)行，一個(gè)坐標(biāo)系中只能運(yùn)行一個(gè)運(yùn)動(dòng)程序。啟動(dòng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)程序

34、，首先用“&n”和“Bn”命令指定坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)程序，然后發(fā)“R”或“〈CTRL-R〉”命令。</p><p>　　PMAC執(zhí)行G代碼，實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于執(zhí)行一條CALL命令，因此，除已定義的G、M、T、D代碼外，用戶可以自己定義G、M、T、D代碼，執(zhí)行特殊功能。</p><p>　　例如： G01相當(dāng)于調(diào)用PROG1000中的N01000 LINEAR RET子程序</p>

35、;<p>　　G02相當(dāng)于調(diào)用PROG1000中的N02000 CIRCLE0 RET子程序</p><p>　　G90相當(dāng)于調(diào)用PROG1000中的N90000 ABS RET子程序</p><p>　　例題6-2-1 運(yùn)動(dòng)程序</p><p><b>　　程序設(shè)定和定義：</b></p><p>

36、;　　&2 定義坐標(biāo)系2</p><p>　　Close 確認(rèn)所有的緩沖器被關(guān)閉</p><p>　　#5->1000X 定義5號(hào)電機(jī)移動(dòng)單位1mm=1000計(jì)數(shù)單位</p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)程序：</b></p><p>　　OPEN PROG

37、2 打開(kāi)程序2緩沖器</p><p>　　CLEAR 清除緩沖器中的內(nèi)容</p><p>　　LINEAR 直線插補(bǔ)</p><p>　　INC 增量方式</p><p>　　TA500 加速度時(shí)間為500ms</p><p>　　TS25

38、0 S曲線加速度時(shí)間兩邊為250ms</p><p>　　TM2000 從起點(diǎn)到終點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為2秒</p><p>　　P1=0 計(jì)數(shù)器設(shè)置初值</p><p>　　WHILE (P1<10) 循環(huán)10次</p><p>　　X10 X軸正向移動(dòng) 10 mm&

39、lt;/p><p>　　DWELL500 停頓0.5秒</p><p>　　X-10 X軸負(fù)向移動(dòng) 10 mm </p><p>　　DWELL500 停頓0.5秒 </p><p>　　P1=P1+1 循環(huán)計(jì)數(shù)</p><p>　　ENDWHILE 循

40、環(huán)結(jié)束 </p><p>　　CLOSE 關(guān)閉緩沖器，程序結(jié)束。</p><p>　　運(yùn)行程序(運(yùn)動(dòng)軌跡如圖6-2-2)：</p><p>　　&2 B2 R 指定第二坐標(biāo)系，運(yùn)行程序2</p><p>　　圖6-2-2　例題1運(yùn)動(dòng)軌跡</p><p>　　例題6-2-2 運(yùn)動(dòng)程

41、序</p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)程序：</b></p><p>　　OPEN PROG 5 CLEAR 　　　　打開(kāi)程序5緩沖器，清除緩沖器中的內(nèi)容。</p><p>　　G17 G90 　　　定義XY平面，絕對(duì)值編程。</p><p>　　G 97 S1800　　　 設(shè)定主軸轉(zhuǎn)

42、速1800轉(zhuǎn)/分</p><p>　　F500　　　 設(shè)定切削速度 500mm/min</p><p>　　G00 X10.00 Y5.00 　　　 快速定位到 (10,5)位置</p><p>　　M03　　　 主軸正轉(zhuǎn)</p><p>　　G04 P2.0　　　　　　 停頓 2 秒</p>&l

43、t;p>　　G01 Z0　　　 刀具下降</p><p>　　X30.25 Y5.00　　　　　 直線插補(bǔ)</p><p>　　G03 X35.25 Y10.00 J5 　　 逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)</p><p>　　G01 X35,25 Y50.00　　　 直線插補(bǔ)</p><p>　　G03 X30.25 Y55.10

44、 I-5　　　逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)</p><p>　　G01 X10.00 Y55.10　　　 直線插補(bǔ)</p><p>　　G03 X 5.00 Y50.10 J-5　　　逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)</p><p>　　G01 X5.00 Y10.00 　　　　　 直線插補(bǔ)</p><p>　　G03 X10.00 Y5.00 I5 　　 逆時(shí)

45、針圓弧插補(bǔ)</p><p>　　G01 Z5 M05 　　　　　　　刀具上升，主軸停轉(zhuǎn)</p><p>　　G00 X0 Y0 　　　　　　快速運(yùn)動(dòng)至（0，0）位置</p><p><b>　　CLOSE</b></p><p>　　運(yùn)動(dòng)程序1000(包含G代碼子程序)：</p><

46、p>　　OPEN PROG 1000 CLEAR 打開(kāi)程序1000緩沖器，清除緩沖器內(nèi)容。</p><p>　　RAPID RETURN; G00 模式</p><p>　　N01000 LINEAR RETURN G01模式</p><p>　　N02000 CIRCLE1 RETURN G

47、02模式</p><p>　　N03000 CIRCLE2 RETURN G03模式</p><p>　　N04000 READ(P) G04模式，停頓P 秒。</p><p>　　IF(Q100&32768>0) </p><p>　　DWELL(Q166*

48、1000) 停頓時(shí)間以毫秒為單位</p><p><b>　　ENDIF</b></p><p><b>　　RETURN</b></p><p>　　N17000 NORMAL K-1 RET G17 指定 XY 平面</p><p>　　N18000 NORMA

49、L J-1 RET G18指定ZX平面</p><p>　　N19000 NORMAL I-1 RET G19指定YZ平面</p><p>　　N90000 ABS RET G90模式</p><p>　　N91000 INC RET G91 模式</p><p>　

50、　N97000 READ(S) G97模式</p><p>　　RETURN </p><p><b>　　CLOSE</b></p><p>　　運(yùn)動(dòng)程序1001包含M代碼子程序：</p><p>　　OPEN PROG 1001 CLEAR </p><

51、p>　　N03000 CMD “#4J+” RET M03模式</p><p>　　N04000 CMD “#4J-” RET M04模式</p><p>　　N05000 CMD “4J/” RET M05模式</p><p><b>　　CLOSE</b></p><p&

52、gt;　　6.2.5 PMAC軟件的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)</p><p>　　PMAC是一個(gè)開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制器，可以在多種操作系統(tǒng)平臺(tái)上運(yùn)行，如DOS、WINDOWS、WINDOWS NT、UNIX、OS2等操作系統(tǒng)。還能把計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件（如CAD/CAM）裝在系統(tǒng)里一起運(yùn)行。</p><p>　　PMAC構(gòu)成的數(shù)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)軟件由兩部分構(gòu)成：PMAC系統(tǒng)軟件和計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件。</p

53、><p>　　1. PMAC系統(tǒng)軟件</p><p>　　PMAC本身就是一個(gè)高性能數(shù)控系統(tǒng)，具有高速插補(bǔ)，I/O控制和優(yōu)良的伺服控制性能，PMAC系統(tǒng)軟件的主要功能：</p><p>　　1) 執(zhí)行由計(jì)算機(jī)下載的運(yùn)動(dòng)程序</p><p>　　2) 執(zhí)行裝在PMAC中的PLC程序</p><p>　　3) 控制伺服電機(jī)運(yùn)行

54、</p><p><b>　　4) 運(yùn)動(dòng)故障檢查</b></p><p>　　5) 與計(jì)算機(jī)通訊，接收計(jì)算機(jī)的運(yùn)動(dòng)程序、命令、數(shù)據(jù)，返回給計(jì)算機(jī)所需的各種信息（如軸的位置、速度、工作狀態(tài)等）。</p><p>　　2. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件</p><p>　　為方便操作和與PMAC系統(tǒng)軟件使用環(huán)境構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)控系統(tǒng)，根據(jù)

55、控制對(duì)象和PMAC的命令語(yǔ)句、變量，在計(jì)算機(jī)中開(kāi)發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用軟件，可選用C,C++,VC,VB,Delphi,C++ Builder等高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件，開(kāi)發(fā)的應(yīng)用軟件應(yīng)具備如下的功能：</p><p>　　1) 人機(jī)交互對(duì)話功能</p><p>　　2) 運(yùn)動(dòng)程序和PLC程序編輯功能</p><p>　　3) 運(yùn)動(dòng)程序的仿真模擬功能</p><

56、;p>　　4) 與PMAC通訊功能</p><p>　　5) 向PMAC發(fā)送運(yùn)動(dòng)程序、PLC程序、命令和數(shù)據(jù)；接受PMAC傳送的信息、數(shù)據(jù)，并進(jìn)處理。</p><p>　　3. PMAC軟件開(kāi)發(fā)工具PEWIN</p><p>　　PEWIN是PMAC應(yīng)用軟件，用于開(kāi)發(fā)和調(diào)試系統(tǒng)，它的主要功能如下：</p><p>　　1) I，P，Q和

57、M變量的設(shè)置；</p><p>　　2) 在坐標(biāo)系中分配電機(jī)的位置；</p><p>　　3) 顯示電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度、位置和跟隨誤差；</p><p>　　4) 實(shí)時(shí)顯示PMAC的I/O接口信號(hào)狀態(tài)；</p><p>　　5) 執(zhí)行PMAC的各種命令；</p><p>　　6) 運(yùn)動(dòng)程序和PLC程序的編輯、下載和調(diào)試；&

58、lt;/p><p>　　7) 設(shè)置通訊方式（串行、總線和雙口RAM）；</p><p>　　8) 測(cè)試電機(jī)性能和運(yùn)動(dòng)程序，以及故障分析；</p><p>　　9) 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析，并畫出波形圖；</p><p>　　10）伺服電機(jī)動(dòng)態(tài)特性的調(diào)整。</p><p>　　6.3　數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)</p>

59、<p>　　本節(jié)將在開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上，提出數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　6.3.1 基本運(yùn)動(dòng)控制</p><p><b>　　1. 點(diǎn)位控制</b></p><p>　　目的：了解點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)控制和程序的編制。</p><p>　　操作：點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)界面中的“點(diǎn)位控制”,按計(jì)算機(jī)提示的

60、點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)程序格式，輸入位置值，設(shè)定點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)軸的速度，然后按啟動(dòng)按鈕，此時(shí)界面顯示點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)軌跡圖形，觀察電機(jī)運(yùn)動(dòng)的情況。</p><p>　　思考題：點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是什么?使用什么G代碼？根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫出其中一個(gè)軸的速度-位置曲線圖</p><p><b>　　2. 輪廓控制</b></p><p>　　目的：了解輪廓控制和程序的編制。<

61、/p><p>　　要求：點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)界面中的“輪廓控制”，按計(jì)算機(jī)提示的輪廓運(yùn)動(dòng)程序格式，輸入位置值，設(shè)定輪廓運(yùn)動(dòng)的速度，然后按啟動(dòng)按鈕，此時(shí)界面顯示輪廓運(yùn)動(dòng)軌跡圖形，觀察電機(jī)運(yùn)動(dòng)的情況。</p><p>　　思考題：輪廓運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是什么?使用什么G代碼？根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，畫出其中一個(gè)軸的速度-位置曲線圖</p><p><b>　　3. 手動(dòng)控制</b>

62、;</p><p>　　目的：了解手動(dòng)控制的操作和功能。</p><p>　　要求：點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)界面中的“手動(dòng)控制”，按計(jì)算機(jī)的提示，設(shè)定手動(dòng)速度，選擇手動(dòng)軸，用手動(dòng)操作鍵對(duì)軸進(jìn)行手動(dòng)連續(xù)、點(diǎn)動(dòng)、手輪控制，觀察相應(yīng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　4. 坐標(biāo)系的確定原則</p><p>　　目的：了解運(yùn)動(dòng)升降速控制的原理，學(xué)會(huì)調(diào)整S曲線升降速參

63、數(shù)。 </p><p>　　要求：點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)界面中的“升降速控制”，按計(jì)算機(jī)的提示輸入不同的升降速控制參數(shù)，觀察相應(yīng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度的變化，理解升降速運(yùn)動(dòng)控制的原理和目的。</p><p>　　思考題：畫出一個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間曲線圖</p><p><b>　　5. 返回參考點(diǎn)</b></p><p>　　目的：了解返

64、回參考點(diǎn)的操作和功能。</p><p>　　要求：點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)界面中的“返回參考點(diǎn)”，按計(jì)算機(jī)的提示，選擇返回參考點(diǎn)的軸，輸入返回參考點(diǎn)的速度，然后按啟動(dòng)鍵，按下參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)，觀察相應(yīng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的變化。</p><p>　　思考題：為什么要執(zhí)行返回參考點(diǎn)操作？</p><p><b>　　6．同步跟蹤</b></p><p>

65、　　目的：了解同步跟蹤控制的原理。</p><p>　　要求：點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)界面中的“同步跟蹤”，按計(jì)算機(jī)的提示選擇主動(dòng)軸和從動(dòng)軸，然后手動(dòng)主動(dòng)軸，則從動(dòng)軸跟蹤主動(dòng)軸同步運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　6.3.2 插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制</p><p><b>　　1. 直線插補(bǔ)</b></p><p>　　目的：了解直線插補(bǔ)的控制原理

66、和程序編制格式。</p><p>　　要求：點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)界面中的“直線插補(bǔ)”，按計(jì)算機(jī)提示的直線插補(bǔ)程序格式，輸入位置值，設(shè)定運(yùn)動(dòng)速度，然后按啟動(dòng)按鈕，此時(shí)頁(yè)面顯示直線插補(bǔ)軌跡圖形，觀察電機(jī)運(yùn)動(dòng)的情況。</p><p>　　思考題：程序中的運(yùn)動(dòng)速度對(duì)直線插補(bǔ)的含義是什么？</p><p><b>　　2. 圓弧插補(bǔ)</b></p>

67、<p>　　目的：了解圓弧插補(bǔ)控制的原理和程序編制格式。</p><p>　　要求：點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)界面中的“圓弧插補(bǔ)”，按計(jì)算機(jī)提示的圓弧插補(bǔ)程序格式，輸入位置值，設(shè)定運(yùn)動(dòng)速度，然后按啟動(dòng)按鈕，此時(shí)界面顯示圓弧插補(bǔ)軌跡圖形，觀察電機(jī)運(yùn)動(dòng)的情況。</p><p>　　思考題：程序中的運(yùn)動(dòng)速度對(duì)圓弧插補(bǔ)的含義是什么？</p><p><b>　　3. 螺

68、旋線插補(bǔ)</b></p><p>　　目的：了解螺旋線插補(bǔ)的控制原理和程序編制格式。</p><p>　　要求：點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)界面中的“螺旋線插補(bǔ)”，按計(jì)算機(jī)提示的螺旋線插補(bǔ)程序格式，輸入位置值，設(shè)定運(yùn)動(dòng)速度，然后按啟動(dòng)按鈕，此時(shí)界面顯示螺旋線插補(bǔ)軌跡圖形，觀察電機(jī)運(yùn)動(dòng)的情況。</p><p>　　思考題：程序中的運(yùn)動(dòng)速度對(duì)螺旋線插補(bǔ)的含義是什么？</

69、p><p>　　4. 坐標(biāo)系的確定原則</p><p>　　目的：了解螺紋插補(bǔ)的控制原理和程序編制格式。</p><p>　　要求：點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)界面中的“螺紋插補(bǔ)”，按計(jì)算機(jī)提示的螺紋插補(bǔ)程序編制格式，輸入位置值，設(shè)定運(yùn)動(dòng)速度，然后按啟動(dòng)按鈕，此時(shí)界面顯示螺旋線插補(bǔ)軌跡圖形，觀察電機(jī)運(yùn)動(dòng)的情況。</p><p>　　思考題：“螺紋插補(bǔ)”和“每轉(zhuǎn)進(jìn)給

70、”的區(qū)別是什么？</p><p>　　6.3.3 閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制</p><p><b>　　1. 位置閉環(huán)控制</b></p><p>　　目的：了解閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制的原理，學(xué)會(huì)調(diào)整伺服PID參數(shù)。 </p><p>　　要求：點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)界面中的“閉環(huán)控制”，按計(jì)算機(jī)的提示輸入不同的伺服控制參數(shù)，觀察相應(yīng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度

71、、跟蹤誤差的變化，理解閉環(huán)運(yùn)動(dòng)控制的原理。</p><p>　　思考題：跟蹤誤差的含義是什么？ “定位死區(qū)”的概念是什么？在電氣上如何調(diào)整圓弧 </p><p><b>　　的橢圓度？</b></p><p><b>　　2. 主軸控制</b></p><p>　　目的：了解主軸控制的原理，設(shè)

72、置主軸參數(shù)和操作主軸的運(yùn)行。 </p><p>　　要求：點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)界面中的“主軸控制”，輸入不同的主軸速度，用主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止按鈕啟動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)、停止，觀察相應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，還可以用M03\M04\M05指令來(lái)啟動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)、停止。</p><p>　　6.3.4 PLC控制實(shí)驗(yàn)</p><p>　　1. 輸入輸出信號(hào)控制</p><p&g

73、t;　　目的：學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)程序和PLC程序的編寫、編譯和調(diào)試，掌握I、M、P變量的設(shè)置。</p><p>　　要求：定義操作面板上的手動(dòng)方向鍵、開(kāi)關(guān)、選擇開(kāi)關(guān)和波段開(kāi)關(guān)，使用這些方向　　　　　</p><p>　　鍵和開(kāi)關(guān)控制電機(jī)工作與修正電機(jī)速度（設(shè)定相應(yīng)的電機(jī)速度、加速度為I　　　　</p><p><b>　　變量）。</b></p&g

74、t;<p>　　2. 數(shù)控車床刀架控制</p><p>　　目的：了解數(shù)控車床刀架控制原理，掌握刀架控制的PLC程序編制和調(diào)試。</p><p>　　要求：畫出一臺(tái)數(shù)控車床四方刀架的控制流程圖，定義操作面板上的開(kāi)關(guān)，控制刀架的　　　　　</p><p>　　刀位（發(fā)光二極管作為刀架電機(jī)正反轉(zhuǎn)輸出控制信號(hào)），并編制、調(diào)試相應(yīng)的PLC 程序。</p&

75、gt;<p>　　6.3.5 綜合實(shí)驗(yàn)</p><p><b>　　1. 綜合實(shí)驗(yàn)1</b></p><p>　　目的：初步了解PMAC命令運(yùn)動(dòng)程序的編寫和調(diào)試。</p><p>　　要求：用類BASIC語(yǔ)言和G代碼編寫兩個(gè)運(yùn)動(dòng)程序（包含直線、園弧段），并在PLC </p><p>　　程序中編輯“啟動(dòng)

76、”、“停止”按鈕的功能，通過(guò)“啟動(dòng)”、“停止”按鈕執(zhí) </p><p><b>　　行啟動(dòng)/停止程序。</b></p><p><b>　　2. 綜合實(shí)驗(yàn)2</b></p><p>　　目的：通過(guò)本試驗(yàn)，初步掌握在WINDOWS95環(huán)境下開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)的方法。</p><p&

77、gt;　　要求： 1）編制一個(gè)手動(dòng)操作人機(jī)交互界面，顯示四個(gè)軸的位置。</p><p>　　2）界面具有點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)動(dòng)、增量進(jìn)給（×1，× 10，×100）、返回參數(shù)點(diǎn)功能。</p><p>　　3）編制PLC程序，定義波段開(kāi)關(guān)1為軸的選擇開(kāi)關(guān)，定義波段開(kāi)關(guān)2為倍率開(kāi)關(guān)，　　　　　</p><p>　　定義兩個(gè)輸入開(kāi)關(guān)為手動(dòng)正向、負(fù)向運(yùn)

78、動(dòng)按鈕。</p><p>　　編制通訊程序，解決計(jì)算機(jī)和PMAC之間的信息交互。</p><p>　　3. 伺服電機(jī)動(dòng)態(tài)特性的調(diào)整（AUTO TURNING）</p><p>　　目的：通過(guò)本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，了解伺服電機(jī)控制基本原理，掌握閉環(huán)控制的調(diào)整。</p><p>　　要求：參閱PEWIN手冊(cè)，利用PEWIN的AUTO TURNING功能調(diào)

79、整某個(gè)電機(jī)的I變量，觀察 </p><p>　　電機(jī)運(yùn)動(dòng)的特性曲線，掌握獲得最佳性能的調(diào)整方法。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)方式要求生產(chǎn)設(shè)備朝著靈活、多功能、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，從而對(duì)控制器提出了“開(kāi)放”的要求。制造信息的集成化、生產(chǎn)系統(tǒng)的分散化也促進(jìn)了控制器向開(kāi)放性的方向發(fā)展，日新

80、月異的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為控制器的開(kāi)放奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。</p><p>　　開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)有四個(gè)特點(diǎn)：相互操作性、可移植性、可縮放性、可互換性。PMAC開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器的主要功能：執(zhí)行運(yùn)動(dòng)程序和PLC程序、控制伺服電機(jī)運(yùn)行、系統(tǒng)的故障監(jiān)控和與計(jì)算機(jī)通訊。</p><p>　　掌握和應(yīng)用PMAC開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)控制器，有助于我們了解數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)與插補(bǔ)原理，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際的控制要求開(kāi)發(fā)數(shù)控機(jī)床需要的各種功能。