纯软件开放式数控系统的研究及其在龙门加工中心的应用

摘要

随着计算机技术、工业以太网总线技术的发展和推广，数控系统技术已经从传统封闭式数控系统发展为基于工业以太网总线技术及开放式架构的全数字数控系统，其高速传输、高可靠性和良好的开放性成为数控技术发展的主流。
　　EtherCAT使用标准以太网技术，是一种开放的实时全双工以太网络通信协议，具有高速和高数据有效率、拓扑灵活、安全可靠、兼容性强等特点。鉴于EtherCAT的杰出性能，本文将EtherCAT总线技术嵌入到美国Soft Servo System公司的ServoWorks CNC纯软件开放式数控系统中，获得了一种开放式总线数控系统ADX CNC，该系统具有结构简单、成本低廉、开放性好等特点，能针对不同的客户要求开发出不同的数控系统应用方案。
　　本课题通过对纯软件开方式ServoWorks CNC技术与EtherCAT总线技术的深入研究，开发出适用于龙门加工中心的数控系统。并完成与该系统配套的电气设计、PLC程序编写以及机械液压的调试。试运行结果表明:系统设计合理，运行可靠，整机总体技术性能达到预期的目标要求。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 开放式数控系统概述

1．1．1 数控系统与数控机床

1．1．2 开放式数控系统的概念及基本特征

1．1．3 开放式数控系统的实现方式

1．2 工业以太网技术

1．2．1 工业以太网技术概述

1．2．2 实时工业以太网协议—EtherCAT

1．3 课题概述

1．3．1 选题背景

1．3．2 课题的工作进程

第二章 纯软件开放式ServoWorks CNC技术的研究

2．1 概述

2．2 ServoWorks技术的硬件和操作系统平台

2．2．1 ServoWorks技术的硬件平台

2．2．2 ServoWorks技术的操作系统平台

2．2．3 Ardence RTX扩展实时子系统

2．3 Servoworks CNC软件架构

2．3．1 ServoWorks CNC软件架构概述

2．3．2 ServoWorks CNC引擎内核

2．3．3 ServoWorks实时DLL

2．3．4 ServoWorks Develop Kit二次开发包

2．4 ServoWorks CNC通讯硬件平台

2．4．1 ServoWorks CNC硬件技术概述

2．4．2 EtherCAT通讯平台

2．5 本章小结

第三章 基于Servoworks CNC技术的龙门加工中心数控系统开发

3．1 龙门加工中心简介

3．1．1 定梁龙门加工中心机械本体

3．2 改造方案的对比与选择

3．3 基于Servoworks CNC技术的ADX数控系统

3．3．1 系统的控制方案

3．3．2 系统主界面二次开发

3．3．3 各轴伺服电机的选用

3．3．4 各伺服轴与系统的连接

3．3．5 系统与主轴伺服的连接

3．4 本章小结

第四章 机床电气与PLC程序设计

4．1 整机配电

4．1．1 机床主电路

4．2 LadderWorks PLC

4．2．1 LadderWorks PLC简介

4．2．2 LadderWorks基本指令与地址

4．3 龙门加工中心PLC程序设计

4．3．1 主轴高低档PLC

4．3．2 斗笠式刀库PLC

4．3．3 附件头抓取PLC

4．4 本章小结

第五章 整机调试与零件试加工

5．1 整机调试

5．1．1 机械调试

5．1．2 电气调试

5．2 CNC系统基本参数设置

5．2．1 机床轴参数设置

5．2．2 NC参数设置

5．2．3 回零参数设置

5．2．4 机床反向间隙补偿设置

5．2．5 动态前瞻控制设置

5．2．6 螺距误差补偿设置

5．2．7 系统其他参数设置

5．3 伺服系统调整

5．3．1 伺服控制概论

5．3．2 伺服参数设置原则

5．3．3 主轴变频器设置

5．4 机床液压控制调整

5．5 整机试加工

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢