一种高速CNC雕铣机数控系统的设计

关键词:开放式数控系统;CNC雌锐机;CPID;位笠拉制卡

0 引言

近年来，随着现代制造业的发展，尤其是计算机集成制造系统〔ComputerInt egratedM anufacturingS ystems,CI MS)的发展，产品更新速度的不断加快，中小批量生产比重的加大以及数控系统应用领域的不断扩大，使得用户对CNC系统的需求呈现多元化:在通信组网方面要求CNC系统可以与CAD/CAM/CAPP等系统实现通信;在系统的灵活性、可移植性方面则要求CNC系统具有模块化和可重新配置的特点可根据不同的用户需求，迅速、高效、低成本的构建面向用户的控制系统。

而传统的CNC系统由于专用性强，功能扩展困难，软件移植性差，组网通讯能力差等等缺点，明显已跟不上发展的要求。

为了满足对数控系统更具柔性、灵活性和通用性的要求，出现了对开放式数控系统结构的研究。目前，世界上许多国家都对此投人了大量的人力、物力和财力，并取得了不小的成果，例如欧洲的。SAGA (Open即~ Architecture for Control within Automation)、美国的OMAC(伪,en Modular Architecture Controller)和日本的OSE(Open System Eavironmeat)i31o个 人 计 算机(PC)，由于其硬件的标准化、高速运算能力、开放总线、网络功能以及丰富的软件资源等，使得它在改善CNC系统的用户界面、图形显示、动态仿真、数控编程、故障诊断、网络通讯等功能方面表现出了无可比拟的优势;系统设计者也可以将各种功能模块(如轴运动控制器,LO接口卡等)接人系统，将〔;AD/CAM软件装进系统运行并直接控制机床加工程序。因此，基于1C的开放式数控系统已成为数控系统开放化的主要方向。基于PC，主要是IPC(工业PC机)的开放式数控系统按数控部件与PC的连接，有如下形式:

    (1) 利 用 单片机或DSP作为数控轴的运动控制部件，采用双端口存储技术或串/并行通信与主机(PC)交换数据，实现CNC控制;

    (2)利 用 PC高速运算能力，将硬件功能软化，用于CNC控制的硬件只是简单的接口;

    (3)利 用 EPCD,CPLD等大规模器件，作为基于l，的专用数字一脉冲伺服接口卡，控制执行电机的运动。

随 着 家 具制造业、广告招牌业、模具业的发展，尤其是模具业对表面加工要求的提高，以及传统电火花加工的不足，最近的一两年综合铣削与高速雕刻优点的CNC雕铣机在国内有了较大的发展。为了顺应市场的需求，我们设计开发了一种基于PC的高速雕铣机的数控系统。该系统的设计，在功能实现上，采用模块化的设计思想;在结构上，采用“位置控制卡+PC”的形式，也就是以上介绍的基于PC开放式数控系统的第三种形式，并设计了基于CPLD的位置控制卡来实现数字一脉冲伺服接口和其他v0接口功能。

1 高速CNC雕铣机数控系统组成

1.1 系统结构及各部分功能

PC 10 4是 一种专门为嵌人式控制而定义的工业控制总线，其信号定义和PLAT基本一致，但电气和机械规范却完全不同，是一种优化的、小型、堆栈式结构的嵌人式控制系统，与普通PC,ISA总线控制系统相比有如下特点

    (1)尺 寸 结构小:标准模块的机械尺寸是3.6x 3 .8英寸，即卯x 96mmo

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