基于PMAC的五轴电解加工机床控制系统研究

论文摘要

随着科学技术的飞速发展,由难加工材料制成的复杂零件得到了越来越广泛的应用。为了解决难加工材料零件上复杂曲面的加工难题,本文针对一台自行研制的五轴数控电解加工机床的工作特点,进行了开放式控制系统的设计与研究。本课题开发的开放式数控系统采用NC嵌入PC型体系结构,将功能强大的可编程多轴运动控制器（PMAC）插入工业控制计算机（IPC）的扩展槽内,从而构成主从分布式的体系结构,PMAC作为整个控制系统的核心,完成运动控制、伺服插补、信号采集、安全控制等功能；工业控制计算机作为人机交互平台,为用户开发控制系统提供各种开发工具和管理软件。本课题主要研究内容如下：1.在对基于PC的开放式数控系统体系结构研究之后,确定了选用“IPC+运动控制器”构建开放式数控系统的方案,并根据电解加工的需要,确定了控制系统各部分硬件的选型。2.完成了数控系统控制电路的连接,主要包括PMAC与伺服驱动系统的电路连接、机床电气控制电路的设计连接、驱动器与电机的连接以及模拟量采集电路、限位和回零线路的设计与连接。按照快速、准确、稳定的要求对系统进行PID参数整定和速度加速度前馈调节。3.在硬件连接的基础上,完成了数控电解加工机床控制软件的开发,主要包括IPC与PMAC的通讯、人机交互界面和各个功能模块的开发。各功能模块完成系统初始化、参数设置、手动控制、自动加工、状态显示、倍率控制、模拟量采集、数据传输等功能。4.通过所开发的数控系统完成了加工代码的检错、转换和刀具轨迹的仿真,并在完成上述控制系统软硬件开发的基础上,进行了电解加工实验。通过加工实验,验证了开放式数控系统的可行性,控制系统的整体性能满足数控电解加工的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电解加工技术基本原理与特点
• 1.1.1 电解加工的基本原理
• 1.1.2 电解加工的特点
• 1.2 数控电解加工技术
• 1.2.1 数控电解加工技术的特点
• 1.2.2 数控电解加工技术的发展
• 1.3 开放式数控系统
• 1.3.1 开放式体系结构的产生背景
• 1.3.2 开放式数控系统的定义及其特征
• 1.3.3 开放式数控系统的发展现状
• 1.3.4 开放式数控系统的发展方向
• 1.4 课题主要研究内容
• 第二章 数控系统硬件结构设计及PID参数调整
• 2.1 开放式数控系统结构的选择
• 2.2 电解加工机床数控系统硬件的选择
• 2.2.1 PMAC运动控制器
• 2.2.2 工业控制计算机
• 2.2.3 伺服驱动系统
• 2.2.4 电流传感器
• 2.3 控制系统硬件体系设计
• 2.4 控制系统硬件连线
• 2.4.1 PMAC与伺服系统的连线
• 2.4.2 电流信号采集系统的连线
• 2.4.3 超程限位开关的连线
• 2.4.4 回零的连线
• 2.5 控制系统参数设置
• 2.5.1 PMAC的I变量设置
• 2.5.2 PMAC的M变量设置
• 2.6 控制系统PID参数调节
• 2.6.1 PMAC的PID调节原理
• 2.6.2 PID调整前的准备工作
• 2.6.3 PID参数的手动调节
• 2.7 本章小结
• 第三章 数控系统软件结构设计与开发
• 3.1 数控电解加工机床数控系统软件功能模块分析
• 3.2 操作系统和开发平台的选择
• 3.3 PMAC的软件开发工具
• 3.3.1 PEWin32
• 3.3.2 动态链接库PComm32
• 3.3.3 PTALKDT
• 3.4 通讯功能的实现
• 3.5 人机交互层的设计
• 3.6 数控系统基本功能模块的开发
• 3.6.1 机床控制模块的实现
• 3.6.2 机床状态监测模块的实现
• 3.6.3 速度倍率控制模块的实现
• 3.6.4 轴状态监测模块的实现
• 3.6.5 加工程序操作模块的实现
• 3.6.6 手动控制模块的实现
• 3.6.7 参数设置模块的实现
• 3.6.8 程序查看模块的实现
• 3.6.9 模拟量采集模块的实现
• 3.6.10 帮助和支持中心
• 3.7 数控系统网络化功能的实现
• 3.7.1 数据传输功能实现的关键技术
• 3.7.2 数据传输功能的实现
• 3.8 本章小结
• 第四章 数控系统运动仿真与加工实验
• 4.1 数控系统运动仿真的必要性
• 4.2 代码编译模块的整体设计
• 4.2.1 代码编译模块的需求分析
• 4.2.2 代码编译模块的整体结构设计
• 4.2.3 代码编译模块的技术方案
• 4.2.4 代码编译模块的实现
• 4.3 加工仿真模块的设计
• 4.3.1 数控加工仿真的分类
• 4.3.2 数控加工仿真的实现
• 4.4 加工实验
• 4.4.1 基础工艺实验
• 4.4.2 曲线加工实验
• 4.4.3 曲面加工实验
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文