基于PMAC运动控制卡的数控试验台设计

基于PMAC运动控制卡的数控试验台设计ee（ee）指导老师：ee[摘要]本论文课题的主要内容是设计一个利用工控机和运动控制器对X,Y，Z,A,B五个坐标进行控制，采用位移检测装置对数控装置执行件的位移进行检测的开放式数控技术试验台，本文采用“Pc机+可编程运动控制器”的方式来构造该数控试验工作台。本设计把PMAC运动控制卡及其扩展卡放入控制箱，通过上位机——工业控制机（IPc）标准串口通讯，再配上交流伺服电机和步进电机、伺服驱动器、编码器和直线光栅尺等，构成一个模块化的数控系统。在对试验平台机械结构进行设计的过程中，主要对滚珠丝杠螺母副、滚动直线导轨副和蜗轮蜗杆式转台进行了计算、校核和选用，确保了机械传动部件的精度和刚度，使之满足系统的要求；通过计算，选择了电气驱动部件，包括交流伺服电机和步进电机及其伺服驱动器、编码器和直线光栅尺。基于Ｗindoｗs操作系统，利用VisualBasic建立了控制软件界面，应用PMAC的Ｇ代码解释程序、M代码解释程序和Ｔ代码解释程序编写了试验台的运动程序，实现了工作台的加、减速等控制和直线、圆弧等动作。[关键词]试验平台运动控制卡结构设计软件设计DESDINETHEMACHINESTRUCTUREOFTHENCTEST-BEDBASEDONPMACee(ee)Tutor:eeAbstract:TheimportantcontentofthisthesisisusingMotionControlCardandIPCforthecontrollingofthefivedirectionsX,Y,Z,AandB.ItisanONCtest-bedwhichdetectsthedisplacementofnumericalcontrolbyitsdisplacementdetectingdevice.Itadoptsthe“IPC+PMAC”modetoestablishthetest-bed.ThisdesignputsPMACMotionControlCardanditsdevelopmentcardintothecontrollingcaseandcommunicateswithIPCthroughserial—port.Then,itmatchesACservomotors,stepmotors,servodrivers,encoderandgratingrulerstoformamodularNCsystem.Intheprocessofthedesigningofthemechanicalstructureofthistest-bed,theballscrewassembly,rolllinearguidewayassemblyandworngearpairturntablearefirstlymaindevicestocalculated,checkedandattached,asitCanensurethehighprecisionandrigidityofthemechanicaltransformationdevices,aswellasfulfilltherequirementoftheNCsystem.Secondly,itselectselectricalcomponentsthroughcalculation,includingACservomotors,stepmotors,itsservodrivers,andencodersandgratingrulers.Thirdly,basingOilWindowsOperatingSystem,itestablishesthesoftwareinterfacebyVisualBasic.Themotionprogramofthetest-bedwhichisappliedtocarryouttheaccelerationanddecelerationcontrol,aswellaslinearandcircularmovementofthetest-bed,hasbeendevelopedbyGcodeexplanationprogram,McodeexplanationprogramandTcodeexplanationprogramofPMAC.Keywords:Test-bed;Motioncontrolcard;Structuredesign;Softwaredesign1.绪论..................................................................51.1课题来源及研究意义....................................................51.2本课题的研究思路和研究内容............................................62．机械部分设计........................................错误!未定义书签。2.1总体设计..............................................错误!未定义书签。2.1.1主要技术参数确定................................错误!未定义书签。2.1.2总体布局........................................错误!未定义书签。2.1.3控制形式........................................错误!未定义书签。2.2滑台设计..............................................错误!未定义书签。2.2.1导轨设计........................................错误!未定义书签。2.2.2丝杠设计........................................错误!未定义书签。2.2.3电机确定........................................错误!未定义书签。2.3转台设计..............................................错误!未定义书签。2.3.1电机确定........................................错误!未定义书签。2.3.2蜗轮蜗杆设计....................................错误!未定义书签。2.4检测元件设计..........................................错误!未定义书签。2.4.1光栅确定........................................错误!未定义书签。2.4.2编码器确定......................................错误!未定义书签。2.5本章小结..............................................错误!未定义书签。3.控制系统硬件设计....................................错误!未定义书签。3.1概述..................................................错误!未定义书签。3.2控制系统总体方案......................................错误!未定义书签。3.2.1典型的控制系统方案及特点........................错误!未定义书签。3.2.2方案比较及拟采用的控制系统方案..................错误!未定义书签。3.3系统硬件选择..........................................错误!未定义书签。3.4本章小结..............................................错误!未定义书签。4.控制系统软件设计....................................错误!未定义书签。4.1概述..................................................错误!未定义书签。4.2数控系统的功能需求分析................................错误!未定义书签。4.3数控系统控制软件的体系结构............................错误!未定义书签。4.4数控系统的软件结构设计................................错误!未定义书签。4.4.1操作系统的选择..................................错误!未定义书签。4.4.2软件总体结构....................................错误!未定义书签。4.5人机界面及程序流程....................................错误!未定义书签。4.5.1总体设计........................................错误!未定义书签。4.5.2程序设计........................................错误!未定义书签。4.6本章小结..............................................错误!未定义书签。5.结论及展望...........................................错误!未定义书签。5.1结论..................................................错误!未定义书签。参考文献................................................................481.绪论1.1课题来源及研究意义数控技术是机械、电子、计算机及自动控制等技术有机结合的一门商新技术，已广泛应用于机械制造领域，使制造技术向高速化、自动化、高精化、集成化、智能化、网络化方向发展，使机械产品在性能上向高精度、高效率、高性能、智能化方向发展，在功能上向小型化、轻型化、多功能方向发展，在层次上向系统化、复合集成化方向发展。专家预言，未来制造业的竞争在很大程度上是数控技术的竞争。为此，世界各国都在抓紧研究制订开放式商性能数控系统平台的标准及其规范并进行相关产品的开发，如美国的NGC、OMAC项目、欧洲的OSACA计划及开本的OSEC计划等。关于开放式数控系统的特征通常认为包括硬件系统的开放性和软件系统的开放性，开放的硬件系统由微型模块化的速度控制单元、位置控制单元和内置的PLC构成；开放的软件系统是指数控软件系统的设计模块化及模块间的接口标准化。开放式数控系统是数控技术发展的大趋势，建立开放式数控系统有着重要的意义，这主要表现在如下两个方面：(1)市场的需求现代制造业逐渐面向多品种、小批量生产方式，同时通过计算机网络连接的中、小企业的远程制造，这一趋势促使数控系统具有较强的网络功能。为了实现低成本、更新、使用的方便，CNC系统应能运行于各种计算机软、硬件平台上，并提供统一风格的人机交互环境。不同行业对高精度位嚣控制的需求，需要根据不同用户的需求，迅速、高效、低成本的构筑面向用户的控制系统，并能添加用户的私有功能．要求系统具有模块化、可重新配置的特点。用户的软件功能的开发不依赖于控制器制造商，不同的开发商的软件可以互相移植。用户的软件可运行于不同的控制器上。(2)技术的先进开放结构数控系统是数控的发展方向，是计算机软、硬件技术、信息技术、控制技术融入数控技术的产物。利用PC机的资源优势，应用软件来实现现代控制技术；开放