基于运动控制器的开放式数控系统设计.pdf

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1、2011年10月机床与液压0ct．20l1第39卷第19期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．39No．19DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．19．017基于运动控制器的开放式数控系统设计盛晓超，陶涛，张东升，郭亮，程有龙(西安交通大学机械工程学院，陕西西安710049)摘要：为了研究数控机床的动态特性，改善数控系统的运动控制精度和误差补偿方面的不足，设计了一种开放式数控系统。该系统以工控机为上位机，开放式运动控制器为下位机。设计中将运动控制器置于开环控制模式，并通过上位机完成运动控制系统设计。系统运行于具有高实时性的DOS操作系统下，具

2、有开放式控制系统内核，可以采集编码器以及光栅尺等信号用于系统分析。实验结果证明了该系统的可靠性、实时性和稳定性。关键词：开放式数控系统；运动控制器；GUI中图分类号：TP文献标识码：B文章编号：1001—3881(2011)19～058—3DesignofOpenNCSystemBasedonMotionControllerSHENGXiaochao，TAOTao，ZHANGDongsheng，GUOLiang，CHENGYoulong(Xi’anJiaotongUniversity。Xi’anShaanxi710049．China)Abstract：Inordertostudythed

3、ynamiccharacteristicsofmachinetools，andtoimprovethemotioncontrolaccuracyandtheer—rorcompensationtechnologyofNCsystem，anopenNCsystemwasdeveloped．Inthesystem，industrialcomputerwasusedasuppercomputerwhilemotioncontrollerwasusedaslowercomputer．Inthedesign，themotioncontrollerwassetintheopen—loopmodean

4、dthemotioncontrolsystemwasdesignedthroughtheuppercomputer．Operatingonahighreal—timeoperatingsystemDOS，thesystemhasanopencontrolsystemkernelandcanbeusedtocollectsignalsfromencoderandscalarforsystemanalysis．Theresultsindicatethatthesystemhasgoodrealtimeperformance，reliabilityandstability．Keywords：O

5、penNCsystem；Motioncontroller；GUI数控系统是现代制造技术的基础，是一个国家综动平台，其硬件连合国力的重要体现。国内目前虽已具备了高档数控机接如图1所示。床机械主体部分的生产能力，但与之配套的数控系统其中，上位机为r一⋯⋯一一．1T一=。一．一．一绝大部分仍为进口产品。与国外的数控系统相比，国研华工控机610L，通内数控系统的功能还不够完善。为研究数控机床动过PCI总线同下位机运甲甲态特性，改善国内数控系统位置控制以及误差补偿等动控制器相连接，主BUS方面的不足，需要研究高速高精度的伺服进给系统控要负责人机界面交互、—厂制方法。而目前主流数控系统由于商业的需要

6、，大都插补轨迹计算、控制j}I／O转接卡处于封闭状态，不能深入到控制内核层进行研究。为命令的输出、系统状n『此，作者通过固高运动控制器和研华工控机，开发了态的监视以及采样数『l彳一种开放式数控系统。该系统以BorlandC++3．1为据保存等功能。光栅尺开发工具在DOS系统下开发，具有较高的实时性，下位机采用GT一鲁拿儿1f藿雩器信号用户可以根据具体应用情况确定系统部件的组成，并400．SV型运动控制器，可以开发自己的控制软件模块，开放的人机接口方便该系列运动控制器以I竺三皇f用户灵活定制操作界面，独有的数据采集模块为系统IBM．PC及其兼容机为图1系统硬件结构示意图的性能分析提供了方便

7、，满足了研究的需要。主机，提供标准的PCI总线，可以同时控制1～4个1系统的硬件组成运动轴，实现多轴协调运动。其核心由ADSP2181数该系统采用二级主从式层次化分布结构，硬件部字信号处理器和FPGA组成，可以实现高性能的控制分主要包括工控机、运动控制器、伺服驱动器以及运计算。同时，该运动控制器提供8路限位开关收稿日期：2010—10—27基金项目：国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(2009ZX04009-015)作者