開放式綜合數(shù)控實驗系統(tǒng)

1、開放式綜合數(shù)控實驗系統(tǒng)機械制造及自動化系2005. 04. 10一、開放式綜合數(shù)控實驗系統(tǒng) 系統(tǒng)結構計算機房結構與操作編程、仿真一般插補樣條、網(wǎng)絡實驗數(shù)控系統(tǒng)管理機開放式數(shù)控實驗裝置數(shù)控車床（簡易）數(shù)控銑床數(shù)控銑床接口 伺服系統(tǒng)加工中心（暫沒有）二、開放式“軟數(shù)控”實驗裝置(一)組成 1.工業(yè)控制計算機 IPC (臺灣研華公司) 2.英文WindowsNT4.0操作系統(tǒng)(美國微軟公司) 3.實時開發(fā)系統(tǒng)軟件RTX (美國Venturcom公司)4.光纖通訊適配器SoftSERCANS接口及開發(fā)軟件 (德國力士樂公司)5.光纖通訊的交流數(shù)字式伺服系統(tǒng)及主軸系統(tǒng) (德國力士樂公司) 6.自主開發(fā)的

2、Soft-CNC控制軟件和PLC程序開放式“軟數(shù)控”實驗裝置總體組成（1）(二)基于PC的開放式“軟數(shù)控”實 驗裝置總體結構示意圖（2）（三）系統(tǒng)軟硬件結構1.軟件結構(1)系統(tǒng)軟件結構（2） 2. 硬件結構 電氣結構框圖 用戶界面(四)開放式數(shù)控系統(tǒng)概念 IEEE(國際電氣電子工程師協(xié)會)是這樣定義開放式數(shù)控系統(tǒng)的：“具有下列特性的系統(tǒng)可以被稱為開放系統(tǒng)：符合系統(tǒng)規(guī)范的應用可以運行在多個銷售商的不同平臺上，可以與其它的系統(tǒng)應用互操作，并且具有一致風格的用戶交互界面。” 通俗地說開放式數(shù)控系統(tǒng)應該基于通用PC平臺，充分利用PC機硬件發(fā)展迅速，軟件資源豐富的優(yōu)勢。 (五)開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展過程

3、 1.在過去，所謂的開放只是在專有系統(tǒng)硬件中簡單地嵌入PC技術，對系統(tǒng)的人機界面等非實時控制部分實現(xiàn)了有限的開放。 2.目前的開放式數(shù)控系統(tǒng)，主要以通用微機為計算平臺，以PC上的標準插件形式的開放式運動控制器為控制核心。伺服控制和機床邏輯控制均由運動控制器完成。運動控制器可編程，以運動子程序的方式解釋執(zhí)行數(shù)控程序(G代碼等,支持用戶擴展)，以PLC子程序的方式實現(xiàn)機床邏輯控制。這類系統(tǒng)的特點是：硬件板卡的接口符合PC標準，可直接插在通用計算機中，但數(shù)控核心軟件仍是專用的。 3.開放式數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向就是所謂的“軟件數(shù)控”，即數(shù)控系統(tǒng)的實現(xiàn)只是一種通用計算機上的標準應用程序,而不再是包含有許多

4、插件板的專用硬件系統(tǒng)。無論是硬件還是軟件都將實現(xiàn)完全開放。 數(shù)控系統(tǒng)的開放性示意框圖(六)開放數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展過程圖示 (七)實時開發(fā)系統(tǒng)軟件RTX (八) 光纖通訊的SERCOS接口及交流數(shù)字式伺服系統(tǒng)、主軸系統(tǒng) 1.概述： 數(shù)字伺服系統(tǒng)具有高速,高精度和無漂移等特點,發(fā)展非常迅速并且已經(jīng)在數(shù)控機床上獲得廣泛應用。但數(shù)字通訊協(xié)議通常由各伺服系統(tǒng)和CNC制造廠制定,各廠家產(chǎn)品一般不具備互換性。 為解決互換性問題,1990年由德國主要CNC系統(tǒng)制造商、伺服系統(tǒng)制造商和研究機構共同發(fā)起成立了SERCOS(SErial Real-time COmmunication Specification)協(xié)會，

5、其目的是制定一個CNC系統(tǒng)與數(shù)字伺服系統(tǒng)之間的統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換接口，提供產(chǎn)品的互換可能性。目前該協(xié)議已經(jīng)被世界上主要CNC和伺服系統(tǒng)制造商所接受，1995年SERCOS接口協(xié)議被確立為IEC61491國際標準。它也是目前用于數(shù)字伺服和傳動數(shù)據(jù)通信的唯一國際標準。 2.光纖通訊接口：SERCOS接口由一個主站（Master,CNC或FMC）和若干個從站（Slave,伺服、主軸或PLC-IO）組成，各站之間采用光纜聯(lián)接，構成環(huán)形網(wǎng)，見圖。站間的最大距離為40m，最大從站數(shù)為254，通訊速度最高為16Mbit/s，主站與從站之間可以傳送如下信息：位置、速度和扭矩指令值；位置、速度和扭矩實際值，伺服和電機

6、參數(shù)，伺服狀態(tài)和報警，控制方式命令，PLC-IO開關量信號。 3.SERCOS環(huán)示意圖 工大校園網(wǎng)實驗室服務器實驗室瀏覽器研究室瀏覽器個人機算機瀏覽器數(shù)控車床數(shù)控銑床加工中心開放式數(shù)控機床 三、實驗 （一）網(wǎng)絡實驗系統(tǒng) （二）逐點比較法插補逐點比較法直線插補逐點比較法圓弧插補 （三）數(shù)字積分法插補數(shù)字積分法直線插補數(shù)字積分法圓弧插補（四） 數(shù)據(jù)采樣插補數(shù)據(jù)采樣直線插補數(shù)據(jù)采樣圓弧插補（五）B樣條曲線插補（六）插補在銑床仿真中的應用（七）插補在車床仿真中的應用 (八)計算機軟數(shù)控裝置實驗(B刀補仿真)四、建設效果的評價 本實驗系統(tǒng)具有可擴展、可添加、可組合的開放性，能夠適應數(shù)控基礎實驗和發(fā)展中新

7、的數(shù)控技術實驗。本實驗系統(tǒng)可以作為現(xiàn)代制造系統(tǒng)及自動化方面多門相關課程實驗的基礎實驗設備和技術平臺（CAD/CAM、數(shù)控刀具、計算機控制的自動化系統(tǒng)、數(shù)控加工工藝、UG編程、模具加工、計算機在機械制造上的應用、智能加工程等課程）。本教學實驗能滿足“數(shù)控技術”教學計劃和教學實驗大綱的要求，對實驗設備和裝置缺乏是很大的補充，使演示實驗變成學生人人動手的主動實驗，從而啟發(fā)學生的創(chuàng)新能力。不但完善了已開出的實驗，而且開出了綜合性、設計性和創(chuàng)新性新實驗。特點為：1、實踐性強 本實驗自始至終都是學生親自動手，在計算機上仿真實際的“數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)”，進行操作、編程及仿真刀具運動軌跡。然后將程序由計算機網(wǎng)絡傳送到數(shù)控機床或開放式綜合數(shù)控實驗系統(tǒng)上進行實際加工。2、綜合性強 本實驗系統(tǒng)可以進行多種實驗項目：數(shù)控車床操作、編程和加工實驗；