基于运动控制器的开放式组态数控系统研究

摘要

为了满足各种加工生产的需要，工程师设计了多种多样的数控机床和数控设备，毁控技术得到了空前的快速发展。目前，数控机床可供品种有1500多种，并以每年200余种的速度不断增加。为了满足数控设备的迅猛发展，本文提出了基于运动控制器的开放式组态数控系统的研究方向。本文所研究的数控系统是采用“PC+运动控制器”结构的开放式数控系统，研究目标是将这种数控系统的开发工作分为硬件结构研发和软件功能开发两部分，分别对这两部分工作进行标准化、规范化、组态化，达到缩短数控系统研发周期，降低开发费用，增强数控系统的稳定性和可靠性的目的。本文主要进行了以下工作:
　　 1.分析了数控系统的发展现状，特别是基于运动控制器的开放式数控系统在近几年的广泛应用，剖析了这种结构的数控系统的开放性和模块化的研究情况，总结了前人对组态计算机数控系统的理解和贡献。
　　 2.研究了开放式组态数控系统的硬件结构。采用“PC+运动控制卡”结构的开放式数控系统有标准的显示器接口VGA、键盘接口PS/2、伺服驱动接口、手持脉冲发生器接口和输入/输出接口，但是，操作面板并没有统一的接口。本文给出了I/O接口扩展方案、串口方案和PS/2方案三种接口方案,并对比了三种方案的优缺点，给出了三种接口方案的适用范围。
　　 3.研究了开放式组态数控系统的软件模块。对数控系统软件进行了组态化分析，提出了软件的模块方案。详细研究了G代码模块和运动控制模块，编写了组态模块JDPNC.dll。分析了非实时操作系统下，利用多线程技术和抢占式时间片轮转机制，实时数控系统软件的开发问题。
　　 4.结合转塔冲床数控系统的开发，设计了满足转塔冲床系统要求的个性化人机界面，利用EVC编程平台在wince系统上开发了数控系统软件，实现了主要功能，系统运行稳定。