开放式综合数控实验系统概述(ppt 30页)_5695

开放式综合数控实验系统概述(ppt 30页)
一、开放式综合数控实验系统
系统结构
结构与操作
计
编程、仿真
算
一般插补
机
房
样条、网络
实验
数控系统
伺服系统
开放式数控实验装置
接
数控车床（简易）
管
理
数控铣床
机 口
数控铣床
加工中心（暂没有）
… …
二、开放式“软数控”实验装置
(一)组成
1.工业控制计算机 IPC
(台湾研华公司)
通俗地说开放式数控系统应该基于 通用PC平台，充分利用PC机硬件发展 迅速，软件资源丰富的优势。
(五)开放式数控系统的发展过程
1.在过去，所谓的开放只是在专有 系统硬件中简单地嵌入PC技术，对 系统的人机界面等非实时控制部分 实现了有限的开放。
2.目前的开放式数控系统，主要以通用 微机为计算平台，以PC上的标准插件形式的 开放式运动控制器为控制核心。伺服控制和 机床逻辑控制均由运动控制器完成。运动控 制器可编程，以运动子程序的方式解释执行 数控程序(G代码等,支持用户扩展)，以PLC子 程序的方式实现机床逻辑控制。这类系统的 特点是：硬件板卡的接口符合PC标准，可直 接插在通用计算机中，但数控核心软件仍是 专用的。
数字式伺服系统、主轴系统
1.概述： 数字伺服系统具有高速,高精度和无漂 移等特点,发展非常迅速并且已经在数控机床上获 得广泛应用。但数字通讯协议通常由各伺服系统和 CNC制造厂制定,各厂家产品一般不具备互换性。
为解决互换性问题,1990年由德国主要CNC系统 制造商、伺服系统制造商和研究机构共同发起成立 了SERCOS(SErial Real-time COmmunication Specification)协会，其目的是制定一个CNC系统 与数字伺服系统之间的统一数据交换接口，提供产 品的互换可能性。目前该协议已经被世界上主要 CNC和伺服系统制造商所接受，1995年SERCOS接口 协议被确立为IEC61491国际标准。它也是目前用于 数字伺服和传动数据通信的唯一国际标准。
3.开放式数控系统的发展方 向就是所谓的“软件数控”，即 数控系统的实现只是一种通用计 算机上的标准应用程序,而不再 是包含有许多插件板的专用硬件 系统。无论是硬件还是软件都将 实现完全开放。
数控系统的开放性示意框图
(六)开放数控系统的发展过程图示
(七)实时开发系统软件RTX
(八) 光纤通讯的SERCOS接口及交流
2.英文WindowsNT4.0操作系统(美国微软公司)
3.实时开发系统软件RBiblioteka BaiduX (美国Venturcom公司)
4.光纤通讯适配器SoftSERCANS接口及开发软件
(德国力士乐公司)
5.光纤通讯的交流数字式伺服系统及主轴系统
(德国力士乐公司)
6.自主开发的Soft-CNC控制软件和PLC程序
开放式“软数控”实验装置总体组成（1）
实 验装置总体结构示意图（2）
（三）系统软硬件结构 1.软件结构(1)
系统软件结构（2）
2. 硬件结构
电气结构框图
用户界面
(四)开放式数控系统概念
IEEE(国际电气电子工程师协会)是 这样定义开放式数控系统的：“具有 下列特性的系统可以被称为开放系统： 符合系统规范的应用可以运行在多个 销售商的不同平台上，可以与其它的 系统应用互操作，并且具有一致风格 的用户交互界面。”
3.SERCOS环示意图
三、实验
（一）网络实验系统
实验室 浏览器
工大 校园
网
实验室 服务器
研究室 浏览器
个人机算机 浏览器
数控车床
数控铣床
加工中心 开放式数 控机床
（二）逐点比较法插补
逐点比较法直线插补
逐点比较法圆弧插补
（三）数字积分法插补
数字积分法直线插补
数字积分法圆弧插补
（四） 数据采样插补
特点为： 1、实践性强 本实验自始至终都是学生亲自动手，
在计算机上仿真实际的“数控机床的数控系统”， 进行操作、编程及仿真刀具运动轨迹。然后将程 序由计算机网络传送到数控机床或开放式综合数 控实验系统上进行实际加工。 2、综合性强 本实验系统可以进行多种实验项 目：数控车床操作、编程和加工实验；数控铣床 操作、编程和加工实验以及插补原理实验等等。 3、本实验具有可扩展、可开发性。“开放式综合 数控实验系统”可以增添NC指令和数控功能。当 前商品化的数控机床不能作到这些。 4、该实验系统中的多个实验达到了国内同类实验 的先进水平。
数据采样直线插补
数据采样圆弧插补
（五）B样条曲线插补
（六）插补在铣床仿真中的应用
（七）插补在车床仿真中的应用
(八)计算机软数控装置实验(B刀补仿真)
四、建设效果的评价
本实验系统具有可扩展、可添加、可组合的开放性， 能够适应数控基础实验和发展中新的数控技术实验。本 实验系统可以作为现代制造系统及自动化方面多门相关 课程实验的基础实验设备和技术平台（CAD/CAM、数控 刀具、计算机控制的自动化系统、数控加工工艺、UG编 程、模具加工、计算机在机械制造上的应用、智能加工 程等课程）。本教学实验能满足“数控技术”教学计划 和教学实验大纲的要求，对实验设备和装置缺乏是很大 的补充，使演示实验变成学生人人动手的主动实验，从 而启发学生的创新能力。不但完善了已开出的实验，而 且开出了综合性、设计性和创新性新实验。
2.光纤通讯接口：SERCOS接口由一个主 站（Master,CNC或FMC）和若干个从站 （Slave,伺服、主轴或PLC-IO）组成，各站 之间采用光缆联接，构成环形网，见图。站 间的最大距离为40m，最大从站数为254，通 讯速度最高为16Mbit/s，主站与从站之间可 以传送如下信息：位置、速度和扭矩指令值； 位置、速度和扭矩实际值，伺服和电机参数， 伺服状态和报警，控制方式命令，PLC-IO开 关量信号。