開(kāi)放式綜合數(shù)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述

開(kāi)放式綜合數(shù)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)機(jī)械制造及自動(dòng)化系2005.04.10一、開(kāi)放式綜合數(shù)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)房結(jié)構(gòu)與操作編程、仿真一般插補(bǔ)樣條、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)數(shù)控系統(tǒng)管理機(jī)開(kāi)放式數(shù)控實(shí)驗(yàn)裝置數(shù)控車(chē)床（簡(jiǎn)易）數(shù)控銑床數(shù)控銑床接口……伺服系統(tǒng)加工中心（暫沒(méi)有）二、開(kāi)放式“軟數(shù)控”實(shí)驗(yàn)裝置

(一)組成

1.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC(臺(tái)灣研華公司)2.英文WindowsNT4.0操作系統(tǒng)(美國(guó)微軟公司)3.實(shí)時(shí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件RTX(美國(guó)Venturcom公司)4.光纖通訊適配器SoftSERCANS接口及開(kāi)發(fā)軟件(德國(guó)力士樂(lè)公司)5.光纖通訊的交流數(shù)字式伺服系統(tǒng)及主軸系統(tǒng)(德國(guó)力士樂(lè)公司)6.自主開(kāi)發(fā)的Soft-CNC控制軟件和PLC程序開(kāi)放式“軟數(shù)控”實(shí)驗(yàn)裝置總體組成（1）(二)基于PC的開(kāi)放式“軟數(shù)控”實(shí)

驗(yàn)裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖（2）（三）系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)

1.軟件結(jié)構(gòu)(1)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)（2）2.硬件結(jié)構(gòu)電氣結(jié)構(gòu)框圖用戶界面(四)開(kāi)放放式數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)概概念I(lǐng)EEE(國(guó)際電電氣電電子工工程師師協(xié)會(huì)會(huì))是是這樣樣定義義開(kāi)放放式數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)的的：“具有有下列列特性性的系系統(tǒng)可可以被被稱為為開(kāi)放放系統(tǒng)統(tǒng)：符符合系系統(tǒng)規(guī)規(guī)范的的應(yīng)用用可以以運(yùn)行行在多多個(gè)銷銷售商商的不不同平平臺(tái)上上，可可以與與其它它的系系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用互互操作作，并并且具具有一一致風(fēng)風(fēng)格的的用戶戶交互互界面面?！薄蓖ㄋ椎氐卣f(shuō)開(kāi)開(kāi)放式式數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)該該基于于通用用PC平臺(tái)，，充分分利用用PC機(jī)硬件件發(fā)展展迅速速，軟軟件資資源豐豐富的的優(yōu)勢(shì)勢(shì)。(五)開(kāi)放放式數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)的的發(fā)展展過(guò)程程1.在在過(guò)去去，所謂謂的開(kāi)開(kāi)放只只是在在專有系系統(tǒng)硬硬件中中簡(jiǎn)單單地嵌嵌入PC技術(shù)，，對(duì)系系統(tǒng)的的人機(jī)機(jī)界面面等非非實(shí)時(shí)時(shí)控制制部分分實(shí)現(xiàn)現(xiàn)了有有限的的開(kāi)放放。2.目目前的開(kāi)放放式數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)，，主要以以通用用微機(jī)機(jī)為計(jì)計(jì)算平平臺(tái)，，以PC上的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)插插件形形式的的開(kāi)放放式運(yùn)運(yùn)動(dòng)控控制器器為3.開(kāi)開(kāi)放式式數(shù)控控系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)發(fā)展方方向就就是所所謂的的“軟件數(shù)控系系統(tǒng)的的開(kāi)放放性示示意框框圖(六)開(kāi)放數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)的的發(fā)展展過(guò)程程圖示示(七)實(shí)時(shí)時(shí)開(kāi)發(fā)發(fā)系統(tǒng)統(tǒng)軟件件RTX(八)光光纖通通訊的的SERCOS接口及及交流流數(shù)字字式伺伺服系系統(tǒng)、、主軸軸系統(tǒng)統(tǒng)1.概概述：數(shù)字伺伺服系系統(tǒng)具具有高高速,高精精度和和無(wú)漂漂移等等特點(diǎn)點(diǎn),發(fā)發(fā)展非非常迅迅速并并且已已經(jīng)在在數(shù)控控機(jī)床床上獲獲得廣廣泛應(yīng)應(yīng)用。。但數(shù)數(shù)字通通訊協(xié)協(xié)議通通常由由各伺伺服系系統(tǒng)和和CNC制造廠廠制定定,各各廠家家產(chǎn)品品一般般不具具備互互換性性。為解決決互換換性問(wèn)問(wèn)題,1990年由由德國(guó)國(guó)主要要CNC系統(tǒng)制制造商商、伺伺服系系統(tǒng)制制造商商和研研究機(jī)機(jī)構(gòu)共共同發(fā)發(fā)起成成立了了SERCOS(SErialReal-timeCOmmunicationSpecification)協(xié)會(huì)，，其目目的是是制定定一個(gè)個(gè)CNC系統(tǒng)與與數(shù)字字伺服服系統(tǒng)統(tǒng)之間間的統(tǒng)統(tǒng)一數(shù)數(shù)據(jù)交交換接接口，，提供供產(chǎn)品品的互互換可可能性性。目目前該該協(xié)議議已經(jīng)經(jīng)被世世界上上主要要CNC2.光纖通通訊接接口：：SERCOS接口由由一個(gè)個(gè)主站站（Master,CNC或FMC）和若干干個(gè)從從站（（Slave,伺服、、主軸軸或PLC-IO））組成，，各站站之間間采用用光纜纜聯(lián)接接，構(gòu)構(gòu)成環(huán)環(huán)形網(wǎng)網(wǎng)，見(jiàn)見(jiàn)圖。。站間間的最最大距距離為為40m，最大從從站數(shù)數(shù)為254，通通訊速速度最最高為為16Mbit/s，，主站與與從站站之間間可以以傳送送如下下信息息：位位置、、速度度和扭扭矩指指令值值；位位置、、速度度和扭扭矩實(shí)實(shí)際值值，伺伺服和和電機(jī)機(jī)參數(shù)數(shù)，伺伺服狀狀態(tài)和和報(bào)警警，控控制方方式命命令，，PLC-IO開(kāi)關(guān)量量信號(hào)號(hào)。3.SERCOS環(huán)示意意圖工大校園網(wǎng)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器實(shí)驗(yàn)室瀏覽器研究室瀏覽器個(gè)人機(jī)算機(jī)瀏覽器數(shù)控車(chē)床數(shù)控銑床加工中心開(kāi)放式數(shù)控機(jī)床三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)（一））網(wǎng)絡(luò)絡(luò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)系統(tǒng)統(tǒng)（二））逐點(diǎn)點(diǎn)比較較法插插補(bǔ)逐點(diǎn)比比較法法直線線插補(bǔ)補(bǔ)逐點(diǎn)比比較法法圓弧弧插補(bǔ)（三））數(shù)字字積分分法插插補(bǔ)數(shù)字積積分法法直線線插補(bǔ)補(bǔ)數(shù)字積積分法法圓弧弧插補(bǔ)補(bǔ)（四））數(shù)數(shù)據(jù)采采樣插插補(bǔ)數(shù)據(jù)采采樣直直線插插補(bǔ)數(shù)據(jù)采采樣圓圓弧插插補(bǔ)（五）B樣條曲曲線插插補(bǔ)（六））插補(bǔ)補(bǔ)在銑銑床仿仿真中中的應(yīng)應(yīng)用（七））插補(bǔ)補(bǔ)在車(chē)車(chē)床仿仿真中中的應(yīng)應(yīng)用(八)計(jì)算機(jī)機(jī)軟數(shù)數(shù)控裝裝置實(shí)實(shí)驗(yàn)(B刀補(bǔ)仿仿真)四、建建設(shè)效效果的的評(píng)價(jià)價(jià)本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)系統(tǒng)統(tǒng)具有有可擴(kuò)展展、可可添加加、可可組合合的開(kāi)開(kāi)放性性，能夠夠適應(yīng)應(yīng)數(shù)控控基礎(chǔ)礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)和發(fā)發(fā)展中中新的的數(shù)控控技術(shù)術(shù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)。本本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)系統(tǒng)統(tǒng)可以以作為為現(xiàn)代代制造造系統(tǒng)統(tǒng)及自自動(dòng)化化方面面多門(mén)相相關(guān)課課程實(shí)實(shí)驗(yàn)的的基礎(chǔ)礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)設(shè)備備和技技術(shù)平平臺(tái)（CAD/CAM、數(shù)控刀刀具、、計(jì)算算機(jī)控控制的的自動(dòng)動(dòng)化系系統(tǒng)、、數(shù)控控加工工工藝藝、UG編程、模具具加工、計(jì)計(jì)算機(jī)在機(jī)機(jī)械制造上上的應(yīng)用、、智能加工工程等課程程）。本教教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)苣軡M足“數(shù)數(shù)控技術(shù)””教學(xué)計(jì)劃劃和教學(xué)實(shí)實(shí)驗(yàn)大綱的的要求，對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備備和裝置缺缺乏是很大大的補(bǔ)充，使演示實(shí)實(shí)驗(yàn)變成學(xué)學(xué)生人人動(dòng)動(dòng)手的主動(dòng)動(dòng)實(shí)驗(yàn)，從從而啟發(fā)學(xué)學(xué)生的創(chuàng)新新能力。不不但完善了了已開(kāi)出的的實(shí)驗(yàn)，而而且開(kāi)出了了綜合性、設(shè)設(shè)計(jì)性和創(chuàng)創(chuàng)新性新實(shí)實(shí)驗(yàn)。特點(diǎn)為：1、實(shí)踐性強(qiáng)本實(shí)驗(yàn)自始始至終都是是學(xué)生親自自動(dòng)手，在在計(jì)算機(jī)上上仿真實(shí)際際的“數(shù)控控機(jī)床的數(shù)數(shù)控系統(tǒng)””，進(jìn)行操操作、編程程及仿真刀刀具運(yùn)動(dòng)軌軌跡。然后后將程序由由計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳送到到數(shù)控機(jī)床床或開(kāi)放式式綜合數(shù)控控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)實(shí)際加工。。2、綜合性強(qiáng)本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)統(tǒng)可以進(jìn)行行多種實(shí)驗(yàn)驗(yàn)項(xiàng)目：數(shù)數(shù)控車(chē)床操操作、編程程和加工實(shí)實(shí)驗(yàn)；數(shù)控控銑床操作作、編程和和加工實(shí)驗(yàn)驗(yàn)以及插補(bǔ)補(bǔ)原理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)等等。3、本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)具有可擴(kuò)展、可可開(kāi)發(fā)性。“開(kāi)放式式綜合數(shù)控控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)統(tǒng)”可以增增添NC指令和數(shù)控控功能。當(dāng)當(dāng)前商品化化的數(shù)控機(jī)機(jī)床不能作作到這些。