数控实验报告最终版本..docVIP

数字控制系统 课程实验设计报告 学院：电气与自动化工程学院 专业： 自动化 班级： 08级4班 姓名： 门业堃 学号： 3008203197  目录 一、数控系统的组成及各板块的联系………………………3 二、软件设计思路……………………………………………4 三、程序设计…………………………………………………5 1. 指令队列模块的实现………………………………… 5 2. 管理模块的实现……………………………………… 7 3. G代码演示程序的实现……………………………… 8 4. 插补实验模块的实现…………………………………15 5. 逐点比较法的实现……………………………………18 6. 编辑G文件实例演示…………………………………26 四、课程设计心得体会………………………………………27 数控系统的组成及各版块的联系 图1 运动控制器半闭环控制示意图 该数控系统的硬件组成如图1，由PC机、运动控制卡、电控箱、X/Y工作台、交流伺服电机、光电编码器组成。GT-400-SV是固高公司生产的GT系列运动控制器，其核心是ADSP2181数字信号处理器，有标准的PCI总线，以及RS232串行通讯，并且提供函数库实现复杂的控制功能，在该实验系统中采用两轴工作平台，所以运动控制卡只需要控制两个电机。GXY-1010伺服平台采用松下MSMA022A1C型电机，角度传感器为11线2500P/r增量式编码器，直接安装在电机转子上，与配套的伺服驱动器MSDA023A1A构成闭环控制。运动控制卡插在PC机的扩展槽中，连接板、驱动器被封装在电控箱中，电机和光电编码器安装在X/Y工作平台工作轴的非负载端。 PC机作为上位机主要完成译码、将插补指令下发到下位机（运动控制卡）以及控制各种辅助动作及其连锁等，并显示各种控制信号的状态。PC机与运动控制卡通过PCI总线进行通讯。 连接板主要起到保护和转换电压的作用，将运动控制卡侧的12V电压转换为伺服驱动器侧的24V电压。 运动控制卡将理论位置信号与反馈回来的电机实际位置信号进行处理来达到X/Y工作平台的精确定位，同时给伺服驱动器速度指令。 伺服驱动器将运动控制卡给的速度指令与反馈回来的电机实际速度进行比较后给出进给指令，并经过放大后驱动伺服电机。 光电编码器同电机一起旋转，通过输出脉冲的频率来检测电机的角位移和旋转速度，将电机的位置信号和速度信号分别反馈给运动控制卡和伺服驱动器。 PC机主要是完成插补运算并将得到的各轴的理论位置值乘以相应的系数转换为各轴所应转过的角度值传给运动控制卡，PC机通过PCI总线与运动控制卡进行通讯。运动控制卡完成位置控制并将速度控制指令送给驱动器，驱动器将速度控制指令与速度反馈进行比较得到速度控制信号，进行放大后来驱动伺服电机。光电编码器中的圆盘与工作轴一起旋转并输出脉冲，通过计量脉冲的数目和频率可测出工作轴的转角和速度反馈给驱动器和运动控制卡构成闭环控制。驱动器通过RS232与PC机相连，利用PANATERM通信控制软件可在计算机上设定伺服驱动器的参数并显示电机运行状态波形、采集脉冲编码器的反馈参数等。 实验数控系统采用半闭环控制(如图2)，对于伺服驱动采用速度闭环控制，运动控制器实现位置闭环控制。在这种控制方式下，运动控制器接受位置反馈信号，进行位置闭环控制，向伺服驱动器输出模拟电压控制信号。伺服驱动装置接受速度控制信号，完成速度闭环控制。 对于本次实验来说，由于各版块已连接，我们只需要进行调试整个系统的硬件工作以及完成软件设计工作。调试工作用GT—COMMANDER完成，主要进行基于轴的控制或基于坐标系的控制，进行位置清零、清状态等工作。 软件设计思路 根据具体的实验要求，机床控制软件要求实现的功能分为以下的五块： 工件加工代码管理功能 具体说明：控制软件必须具有比较完整的加工代码管理功能。主要包括加工代码的建立、存储、修改、清除、可视化编辑（是指在编写完成或修改一句代码后可以通过屏幕立刻观察到加工图形的变化）。 标准加工代码的解释功能 具体说明：控制软件可以识别标准的G代码等通用的数控加工代码。可以根据需要自己选择需要解释代码的类型。即可以实现将各种加工代码全都解释为该机床自身可以执行的底层函数。 控制机床加工工件的功能 功能说明：控制软件可以根据加工指令，控制机床完成对加工工件的加工。即运行G代码。 具有逐点比较法完成的四象限直线与圆弧插补功能 功能说明：控制软件应该具有插补算法功能、包括四象限直线以及顺圆逆圆功能。 具有通用控制面板的功能 必须具有一个通用的控制界面，在界面中可以实现对机床通用动作