基于运动控制器的切割机数控系统开发

摘要

数控火焰切割机是一种应用广泛的板材切割设备，它主要用于钢板的切割，近年来国内数控切割机发展迅速，但是自主生产的数控系统却非常少，并且开发的数控系统与国外先进的数控系统还有一定的差距。其中主要存在的问题有人机界面简陋、操作不便、系统稳定性差等。为了使数控切割机操作更简单、人机界面更友好，系统运行更可靠，成本更低廉，提出基于运动控制器的开放式切割机数控系统符合市场的需求。
　　本文提出了基于运动控制器的火焰切割机数控系统的开发，以数控切割机为研究对象，以“PC+运动控制器”为开发平台，就目前我国现阶段切割机数控系统存在的问题，开发一套稳定、高效，满足市场要求的数控系统对于提升我国的热切割水平具有极大的意义。
　　首先对数控火焰切割机的发展现状做了详细了解，分析了用户对于数控切割机的使用要求。对数控切割机数控系统进行综合分析以后，提出了“PC+运动控制器”的控制模式，进而对数控切割机整体结构进行设计。
　　建立了数控火焰切割机的硬件平台，对各个部分进行选型设计，包括运动控制系统的构成，伺服系统的选型、电气部分的设计，运动控制部分硬件的连结，操作面板的设计等。
　　提出了火焰切割机数控系统软件的研究方案，采用面向对象技术对数控系统的管理功能模块和运动控制模块进行了研究。管理功能模块主要包括文件管理模块、参数设置模块、图形管理模块等。运动控制模块重点对译码解析器进行了设计，加工控制功能的实现做了详细的研究分析。加工控制功能包括自动加工功能、暂停功能、断点记忆功能、按原迹返回等功能，解决了传统系统智能化程度较低的情况。
　　对刀具半径补偿的过程、刀具半径过渡类型的判定以及刀具半径补偿转接坐标的计算进行了研究。对PLC模块进行了研究，探讨了可编程IO的实现方法，选取实例在实验室试验平台上对所开发的数控系统进行了运行调试。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 国内外开放式数控系统发展现状

1．2．1 国外开放式数控系统发展现状

1．2．2 国内开放式数控系统发展现状

1．3 数控火焰切割机的发展现状

1．4 课题研究的主要内容

第二章 火焰切割机数控系统总体方案设计

2．1 数控切割机的设计要求

2．2 火焰切割机切割原理及质量影响因素

2．2．1 火焰切割机切割原理

2．2．2 火焰切割机切割质量影响因素

2．3 数控火焰切割机系统软硬件设计方案

2．3．1 火焰切割机硬件部分方案

2．3．2 火焰切割机软件部分方案

2．4 本章小结

第三章 火焰切割机数控系统硬件平台设计

3．1 运动控制系统的设计

3．1．1 运动控制器的选型

3．1．2 伺服系统的选型

3．2 数控系统的电气部分设计

3．2．1 主电路设计

3．2．2 数控系统的接口部分

3．2．3 运动控制器与伺服系统连接

3．3 操作面板设计

3．4 运动控制系统的设置与调试

3．4．1 运动控制器的初始化设置

3．4．2 伺服系统的参数设置

3．4．3 连续轨迹运动参数的设置

3．4．4 控制系统测试

3．5 本章小结

第四章 火焰切割机数控系统软件模块设计

4．1 数控系统软件的特点

4．2 软件总体功能分析

4．2．1 主要功能模块简介

4．2．2 人机界面的设计

4．3 译码解析器的研究

4．3．1 译码的功钱

4．3．2 数控指令的标准和格式

4．3．3 数控代码中错误的检查

4．3．4 译码解析程序的实现

4．4 加工仿真功能的实现

4．5 加工控制功能的实现

4．5．1 运动控制函数的封装

4．5．2 连续轨迹运动的前瞻预处理

4．5．3 自动加工功能

4．5．4 暂停功能

4．5．5 断点记忆

4．5．6 原轨迹返回

4．6 本章小结

第五章 数控系统的应用研究

5．1 刀具补偿的研究

5．1．1 刀具补偿的介绍

5．1．2 刀具半径补偿的过程

5．1．3 刀具半径补偿过渡类型的判定

5．1．4 刀具半径补偿转接坐标的计算

5．1．5 刀具半径补偿的实现

5．2 软件PLC模块的研究

5．2．1 软件PLC逻辑控制功能分析

5．2．2 I／O的控制

5．3 数控系统运动控制的调试

5．3．1 控制器的调试

5．3．2 加工运动控制的调试

5．4 火焰切割机数控系统运行实例

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 创新点

6．3 问题与展望

参考文献

致谢

附录