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第6章开放式数控系统

开放式数控系统应用举例
本章将通过对NC嵌入PC的典型范例－PMAC运动控制卡及其应用的介绍，使读者对开放式数控系统有一个初步的了解。
开放式数控系统的应用
6.1.1PMAC开放式运动控制卡
PMAC全称可编程多轴控制器（ProgrammableMulti-AxisController），是美国DeltaTauDataSystems公司于1990年推出的基于PC机平台的开放式运动控制器。它集运动控制和PLC控制于一体，具有优秀的插补计算、伺服和I/O接口等实时控制能力，最多可控制32轴（TurboPMAC）。板上的MACRO接口允许将诸多的PMAC卡联成环形网进行控制。它支持多种总线规范（ISA、PCI、VME和STD），同一控制软件可以不同的总线上运行，从而提供了多平台支持特性。PMAC还支持多种电机（如直流伺服电机、交流同步电机、交流异步电机、步进电机，直线电机等）和检测反馈元件（增量编码器、绝对编码器、旋转变压器、线性磁传感器等）。PMAC以Motorola56000系列DSP为CPU，板上的存储器用于存放系统控制软件和用户程序、I/O接口和伺服接口用于连接外部输入/输出信号和伺服电机,板上的显示接口允许连接一个2×40的字符液晶显示器。此卡本身就是一个NC系统可以单独使用，也可以插入PC机中，构成开放式控制系统，其硬件结构如图6-1-1所示，表6-1-1为PMAC开放式运动控制器的主要技术性能指标。
图6-1-1PMAC开放式运动控制卡

表6-1-1PMAC开放式运动控制器的主要技术性能指标

表6-1-1开放式运动控制器的主要技术性能指标
主要技术性能指标TURBO-PMAC控制轴数32通道结构（坐标系）16联动轴数32插补（直线、圆弧、螺旋线）有非均匀有理样条插补(NURBS)有三阶多项式插补有CPUDSP56300CPU频率(MHz)80,100程序段处理能力1000段/分预测（LookAhead）功能有速度和加速度前馈控制有S曲线加减速控制有同步控制功能有刀具半径和长度补偿有丝杠螺距误差补偿有高速位置采集有电子齿轮和电子凸轮有编程语言RS274和类Basic语言网络接口MacroRing直接数字驱动能力PWM直接连接放大器，可驱动各种交流、直流、步进、直线电机PLC能力内装64个PLC（实时PLC,编译好再执行的PLC,解释执行的PLC）
6.1.2KT560-T开放式车床数控系统
系统结构
T560_T开放式车床数控系统由PMAC-LITE四轴运动控制卡和工业控制计算机组成，它的软件分为上位机（PC）和下位机（PMAC）两部分。上位机主要完成系统的管理功能，如人机界面的实现，加工状态显示，仿真的实现，参数编辑，参数配置，程序文件编辑，端口状态监测和故障的诊断等工作。下位机的软件主要是实现机床的运动控制与信号的逻辑控制。PTALK部分为上位机与下位机的通信模块。其结构如图6-1-2所示。

图6-1-2KT560_T软件结构图

KT560_T数控系统是在上海开通数控有限公司的FONCS通用数控系统开发平台的基础上的构建的。FONCS充分的应用了OOP的设计思想并结合了工业控制领域的组态软件的特点。用户可以通过FONCS的开发工具，对软件功能模块进行可视化的配置，从模块库中调出需要的功能组件或者删除不必要的组件。FONCS的开发工具对系统配置的结果保存在一个数据库文件中，当FONCS在运行环境中启动时，会根据这个数据库中的信息，动态生成用户界面(图6-1-3与图6-1-4)。用户借助于这样一个机制，可以在短时间内为自己的机床定制专用的控制系统。
图6-1-3KT560_T的界面结构

图6-1-4系统界面（主界面、手动界面、自动界面和诊断界面）

系统的各个界面都是通过系统菜单来进行切换的，KT560_T中提供了一个菜单编辑器(图6-1-5)，用户可以通过这个工具自定义菜单的结构和菜单按钮的外观，充分体现了系统的开放性。
图6-1-5菜单编辑器

三维动态仿真技术
在使用数控机床的过程中，数控程序的检查方法是影响生产率的重要因素之一，数控程序校验常用的有三种方法，一是由编辑人员检查NC代码、数据；二是在机床上“以笔代刀”，模拟加工画出刀具轨迹；三是采用计算机来模拟刀具和工件的相对运动来进行检查。显然前两种方法费时、费力，增加了机床的占用时间；而第三种方法直观、快速，可减轻编程人员的工作量，提高数控机床使用率。
KT560_T中的动态三维仿真功能，可仿真车床的车削过程，具有真实感。三维数控仿真是数控机床在虚拟环境中的映射，集制造技术、机床数控理论、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、建模和仿真技术于一体。在此虚拟环境中