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外文翻譯
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名 郭 清
班 級(jí) B機(jī)制077
學(xué) 號(hào) 0710101704
指 導(dǎo) 教 師 宦 海 祥
外文資料名稱：Research of PMAC-based open NC system for Engraving and milling machine
外文資料出處： This work is supported by Nature Science Foundationof Hubei Province ( 2009CDB270).
附 件： 1.外文資料翻譯譯文
2.外文原文
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：
簽 名：
年 月 日
PMAC的研究為基礎(chǔ)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)雕銑機(jī)
潘蓮 楊文 潘羽 李可
郭清譯
摘 要: 抽象的雕刻，為解決傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)控制的雕銑機(jī)在更換零件時(shí)成本高或者是加工困難。本文介紹了一種開(kāi)放式數(shù)控議案和PLC，立足于高性能PMAC運(yùn)動(dòng)雕銑機(jī)床IPC和制度基礎(chǔ)PMAC運(yùn)動(dòng)控制，選擇適合各種伺服驅(qū)動(dòng)，伺服控制卡，增加人機(jī)二次開(kāi)發(fā)界面，開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的組成在實(shí)現(xiàn)高系統(tǒng)，高速度，高精度的性能，所有的插值運(yùn)動(dòng)，可以代替進(jìn)口的機(jī)器產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞:數(shù)控系統(tǒng);雕銑機(jī);插值
1 簡(jiǎn)介
針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)控雕銑機(jī)制造業(yè)成本高，而且存在功能單一化，更換零件麻煩，精度低，所以不能滿足工業(yè)發(fā)展問(wèn)題的需要，本文介紹了由PC+ PMAC的使用所構(gòu)成的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)。對(duì)PMAC的使用，高速計(jì)算能力和開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高性能，高轉(zhuǎn)速，高電機(jī)控制精度和準(zhǔn)確的完成，實(shí)現(xiàn)不同的插值運(yùn)算，同時(shí)減少成本。
2 開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)
本文是“基于PMAC的雕銑機(jī)床開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)研究“，主要是針對(duì)對(duì)上的IPC+ PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡一套基于開(kāi)放式數(shù)控雕銑機(jī)系統(tǒng)的研究，充分發(fā)揮開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，以降低機(jī)器成本和維護(hù)成本。應(yīng)用程序特定的PMAC運(yùn)動(dòng)控制算法來(lái)解決進(jìn)程雕刻銑復(fù)雜零件的軌道，而VB的應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)人機(jī)界面，人機(jī)互動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)快速實(shí)時(shí)準(zhǔn)確性。
目前Y主軸傳統(tǒng)數(shù)控雕銑機(jī)床存在的諸多的問(wèn)題，專業(yè)機(jī)床制造成本高，硬件的專屬軟件是不容易拓展的，且硬件難以適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)的需求，第二個(gè)難處在于開(kāi)放性，特別是系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是不容易的，網(wǎng)絡(luò)成本高，特殊用途的語(yǔ)言很難移植到的具體的接口。本主題提供了一個(gè)開(kāi)放式數(shù)控雕銑機(jī)系統(tǒng)，該方案可實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的可伸縮性，可維護(hù)性，易打開(kāi)第二個(gè)，能夠通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化接口語(yǔ)言徹底解決傳統(tǒng)數(shù)控的問(wèn)題機(jī)床，以減少生產(chǎn)成本的機(jī)工具。一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)包括下列各項(xiàng)：
1） 用戶可根據(jù)需要接收設(shè)計(jì)的3U部分。
2） 它可與許多不同的操作系統(tǒng)相互聯(lián)機(jī)（Windows，Windows NT，Unix系統(tǒng)，OS2的，等等）
3） 沒(méi)有必要放棄當(dāng)前的硬件平臺(tái)，我們可以升級(jí)控制器。
4） 控制器的硬件提供和維護(hù)，沒(méi)有單一供應(yīng)商的界限，減少了系統(tǒng)以及維護(hù)的費(fèi)用。
5） 開(kāi)放的技術(shù)控制能夠適應(yīng)市場(chǎng)的變化而且能夠輕易的改變，以更新最新的技術(shù)儲(chǔ)備。
6） 通用編程語(yǔ)言，可以用來(lái)開(kāi)發(fā)不同的接口。
7） 以低成本獲得更高的特點(diǎn)。
該項(xiàng)目采用多軸運(yùn)動(dòng)控制器PMAC的作為數(shù)控模塊，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出全功能的基本設(shè)置通用數(shù)控系統(tǒng)，PMAC提供機(jī)床的主要功能，機(jī)器人的特點(diǎn)，定時(shí)自動(dòng)檢測(cè)和一般的表現(xiàn)，可以處理運(yùn)動(dòng)控制，邏輯控制，資源管理和主機(jī)交互的工作。相對(duì)于傳統(tǒng)的高成本的數(shù)控雕銑機(jī)，軟件開(kāi)發(fā)困難，維護(hù)復(fù)雜，數(shù)控雕銑機(jī)床控制實(shí)現(xiàn)智能化，作業(yè)系統(tǒng)，通用傳統(tǒng)的市場(chǎng)其影響具體數(shù)值控制，同時(shí)，該系統(tǒng)成本低，開(kāi)發(fā)周期短，運(yùn)行速度快，控制精度高，能更快，更多的完成多樣的任務(wù)。
3 CNC雕銑機(jī)的硬件設(shè)計(jì)
數(shù)控系統(tǒng)是在PC機(jī)下的Windows界面平臺(tái)，一種新型數(shù)控系統(tǒng)，它通過(guò)PMAC的多功能數(shù)控卡轉(zhuǎn)換信號(hào)來(lái)完成信號(hào)輸入和輸出。半封閉式環(huán) 圖1所示的控制方法控制部分：
圖1 半閉環(huán)控制方法的控制部分
其控制主要由五個(gè)部分組成：伺服編碼器反饋，計(jì)算機(jī)，主電路控制，音量控制開(kāi)關(guān)，如圖2所示：
圖2 音量控制開(kāi)關(guān)
本文描述了一個(gè)開(kāi)放式數(shù)控雕刻銑床主軸，并通過(guò)變頻三相異步電動(dòng)機(jī)，交流伺服單元和交流伺服電機(jī)，冷卻泵，可編程控制器，橫桿，滾釘，測(cè)量設(shè)備，I / O接口，行程限位開(kāi)關(guān)等。數(shù)控裝置使用“工控機(jī)+ PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡10軟件。該設(shè)備采用了先進(jìn)的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC機(jī)，通過(guò)實(shí)時(shí)控制功能打包成一個(gè)完整的工業(yè)級(jí)智能運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)。一個(gè)17英寸亮麗的TFT液晶屏幕。主軸采用變頻松下變頻器。交流伺服系統(tǒng)采用交流伺服三洋驅(qū)動(dòng)器，機(jī)械零件采用滾珠絲桿傳動(dòng)。伺服電機(jī)交流伺服單元，并形成一個(gè)閉環(huán)速度控制系統(tǒng)。安裝在工作光柵尺移動(dòng)平臺(tái)直接測(cè)量距離；機(jī)械零件和其他元件，形成一個(gè)封閉閉環(huán)位置控制系統(tǒng)，通過(guò)安裝在交流伺服電機(jī)軸，作為一個(gè)增量編碼器的位置傳感器的機(jī)械零件的間接測(cè)量與其他組件的移動(dòng)距離，形成一個(gè)位置半閉環(huán)控制系統(tǒng)。
4 PMAC的運(yùn)動(dòng)控制卡
PMAC的全名是可編程多軸控制器。這是戴爾圖數(shù)據(jù)系統(tǒng)公司生產(chǎn)的系列，為大量的可編程作廣泛支持軸運(yùn)動(dòng)的控制卡。 PMAC的作為高性能伺服運(yùn)動(dòng)控制器，數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和一個(gè)靈活的高層次的語(yǔ)言來(lái)控制多達(dá)八軸在同一時(shí)間作業(yè)。PMAC到達(dá)一個(gè)前所未有的多軸控制器提供符合成本效益，采用摩托羅拉的DSP56系列數(shù)字作為CPU芯片，以處理所有八軸計(jì)算。存儲(chǔ)在其內(nèi)部程序，使其單獨(dú)的操作，運(yùn)動(dòng)程序，PLC程序，執(zhí)行伺服循環(huán)更新。啟用實(shí)時(shí)多任務(wù)處理，這處理任務(wù)時(shí)間開(kāi)關(guān)，大大降低了主機(jī)和程序員對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)能提高速度和控制精度。
數(shù)控系統(tǒng)的選擇模型是PMAC2A-PC/104模塊，它是標(biāo)準(zhǔn)的40MHz的DSP的主時(shí)鐘，可選60/80MHZ，PC104總線與閃存記憶體儲(chǔ)存活動(dòng)程序等;標(biāo)準(zhǔn)的4通道PWM數(shù)字輸出，可變脈沖+目錄數(shù)字信號(hào)或DAC？10V的模擬輸出具有12位分辨率，標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行接口?？蛇xUSB或以太網(wǎng)通信，每個(gè)軸配有專用的極限（極限），返回（回零），故障（伺服報(bào)警），用戶（用戶定義）和AENA（伺服使能）輸入和輸出信號(hào)。
5 數(shù)控雕銑機(jī)人機(jī)界面設(shè)計(jì)
數(shù)控系統(tǒng)軟件使用VB和三角洲頭提供pmac.dll動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的準(zhǔn)備。通過(guò)三角頭PComm32PRO通訊驅(qū)動(dòng)程序在Windows98/ME/2000和XP的環(huán)境中，PMAC的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具的建立，你可以設(shè)置和使用超過(guò)400效能功能。計(jì)劃的目的是強(qiáng)大的，快速，便攜使用函數(shù)[8]。 PComm32PRO的PMAC可以通用于所有設(shè)備和通信。 PComm32共包含250多個(gè)小功能。
數(shù)控系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)以下功能模塊：
1 機(jī)械參數(shù)設(shè)置模塊。機(jī)械參數(shù)通常包括脈沖當(dāng)量，支點(diǎn)移動(dòng)速度，優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是各車軸限制軟件，如濃煙。要求這個(gè)軟件系統(tǒng)提供向用戶對(duì)話框修改力學(xué)參數(shù)值，當(dāng)主機(jī)和PMAC建立通信， 機(jī)械參數(shù)可自動(dòng)分配到相應(yīng)PMAC的變量，設(shè)置控制器，以實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的定值的目的。顯示在如圖3所示：
圖3 裝機(jī)參數(shù)設(shè)置模塊
2 通信與PMAC卡的功能模塊。
3 PMAC卡的命令行模塊。該模塊將提供一個(gè)文本框來(lái)接收用戶的命令并由PMAC的發(fā)行來(lái)控制PMAC卡。如圖4所示：
圖4 命令行模塊
4 點(diǎn)動(dòng)電機(jī)模塊。如圖5所示：
圖5 電機(jī)點(diǎn)動(dòng)模塊
自動(dòng)回零組件。該模塊可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)回到原點(diǎn)的X工作軸，Y軸自動(dòng)回到原點(diǎn)，Z工作軸自動(dòng)返回原始工作。 PMAC的卡有一組硬件捕捉到的內(nèi)在根源開(kāi)關(guān)機(jī)制，可自動(dòng)回到原點(diǎn)所有軸電機(jī)全自動(dòng)化。當(dāng)PMAC的運(yùn)動(dòng)控制卡內(nèi)置硬件捕獲機(jī)制被發(fā)現(xiàn)時(shí)，動(dòng)開(kāi)關(guān)回到原點(diǎn)這將捕捉到的起源和精確定位，并按照一定的軌跡回到那個(gè)位置。該系統(tǒng)采用PLC控制回零，從而使它控制一個(gè)方向，迅速回報(bào)為零。
5 刀具庫(kù)信息。該模塊可輸入和顯示刀具補(bǔ)償?shù)男畔?。刀具補(bǔ)償可用于輸入到工具庫(kù)的信息，以方便調(diào)整補(bǔ)償自動(dòng)換刀。
6 監(jiān)控模塊，如圖6所示：
圖6 監(jiān)測(cè)模塊
7 下載的運(yùn)動(dòng)程序模塊的實(shí)現(xiàn)。該模塊可以是標(biāo)準(zhǔn)G代碼文件到空白卡可確定PMAC的三軸運(yùn)動(dòng)方案或PLC方案，以閱讀，下載到PMAC的軸空白卡。
8 運(yùn)動(dòng)程序執(zhí)行模塊。該模塊可以執(zhí)行下載到PMAC的軸運(yùn)動(dòng)控制卡處理中心。
綜上所述，可以得出該軟件系統(tǒng)功能框圖，在圖7所示：
圖7 運(yùn)動(dòng)方案執(zhí)行的接口模塊。
工作時(shí)，需要設(shè)置各種機(jī)械參數(shù)，該系統(tǒng)將建立與PMAC相溝通的時(shí)間過(guò)程監(jiān)控模塊將自動(dòng)啟動(dòng)和初始化。接下來(lái)，用戶可選擇進(jìn)行電啟動(dòng)，或輸入PMAC的命令或軸回零，并下載作業(yè)計(jì)劃，用處理圖形顯示。
6 結(jié)語(yǔ)
本文介紹了基于PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡+工控機(jī)數(shù)控雕銑機(jī)，以及系統(tǒng)硬件的選擇，以及在人機(jī)的VB開(kāi)發(fā)界面。目前該設(shè)備已在實(shí)踐中使用，可以長(zhǎng)期運(yùn)行且穩(wěn)定性好能滿足生產(chǎn)或教學(xué)要求。PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡采用了開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)可以提高可擴(kuò)展性和可移植性，且硬件更換和軟件升級(jí)非常方便，大大降低了開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)成本，便于維護(hù)，系統(tǒng)擴(kuò)展或改善是非常重要的。
7.參考文獻(xiàn)
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