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基于开放式数控平台的数控演示系统研究

Researchoncncdemosystembasedonopen-architecturecncplatform
宁宗奇，王才峄
NINGZong-qi,WangCai-yi
（上海工程技术大学高等职业技术学院，上海200437）
摘要：构建了一个开放式数控平台。在这个平台的基础上，采用模块化程序结构，将图形仿真程序与
数控应用程序进行有机地融合，开发出数控演示系统，使数控技术教学中抽象的内容变得形
象生动。
关键词：开放式，数控平台，演示系统
中图分类号：TG659;TP23文献标识码：B文章编号：1009-0134(2010)07-0050-04
Doi:10.3969/j.issn.1009-0134.2010.07.17
0引言
数控技术是现代制造系统中的关键技术。在
数控技术教学中，插补、刀补等概念是一些重要
的概念，但又很抽象，不便于理解和讲授。建立
一个基于开放式数控平台的演示系统，将图形仿
真过程和控制演示过程结合起来，就可以为抽象
的概念提供更加丰富的演示手段，在深刻的感性
认识的基础上，加深对抽象概念的理解。同时系
统的扩展性强，还可以根据实验、实践教学的需
要，为教师和学生提供二次开发平台。
1系统的构成
本系统由硬件和软件两大部分组成。硬件分
为机械部分、数控系统（步进驱动器装置、运动
控制卡）和上位PC。软件部分主要包括演示软件
和控制软件两部分。如图1所示，采用工业控制机
（IPC）作为系统平台，采用“IPC+多轴运动控制
器”的典型结构搭建开环数控硬件平台。图1系统的构成
PC部分：采用工业控制的IPC。IPC具有性能好坏。驱动器采用与57BYG424型步进电机相匹配
可靠、软硬件资源丰富的特点，特别是可以利用的SMD2N1型驱动器。
它的软件开发资源，便于运动控制程序与演示程开发环境：VisualC++6.0是一个优秀的开发环
序的融合。境，可利用的资源丰富，可以直接应用运动控制
运动控制器：运动控制器采用顾高公司的GT-器所提供的用于二次开发的动态链接库，便于运
200-SV型运动控制卡作为运动控制器，它可以支动控制程序和演示程序的融合，采用VisualC++6.0
持两轴的步进电机或伺服电机，可以很方便地开作为系统上位机软件的开发环境。
发所需要的运动控制程序。
1.1系统的机械结构
步进电动机：考虑到实用性，采用两台
如图2所示，采用夹持画笔的辅助装置（4）
57BYG424型步进电机来驱动XY平台的运动。
用于在固定于工作平台（2）的白纸上绘制插补计
驱动器部分：驱动器的性能决定运动控制的
算的具体过程。

收稿日期：2009-11-12
作者简介：宁宗奇（1983－），男，河南洛阳人，助教，硕士，研究方向为机电一体化技术。

【50】第32卷第7期2010-7
系统的机械部分采用如图2所示X-Y数控平控制模块控制XY平台，将插补和补偿过程用画笔
台。该平台通过两个方向运动的合成，可以实现绘制出来，使演示过程更为形象何直观。
任意平面轨迹，主要用于插补算法过程的演示。Y控制程序模块主要负责步进电动机单轴控制
轴采用步进电动机作为驱动元件，通过弹性联轴和运动控制平台的两轴联动控制，用于待插补的
器连接滚珠丝杠螺母，实现工作台沿Y轴方向的相直线和圆弧的绘制。
对运动。X轴也采用步进电机作为驱动元件，实现
X轴方向的运动控制，辅助装置夹持画笔固定在底
座上。X轴和Y轴均采用57BYG424型步进电机以
及与之配套的SMD2N1型驱动器，可以实现两周
的联动。同时，还要提供稳定的直流电源。

图3软件结构
2系统的软件设计
2.1控制程序
控制程序包括两部分：步进电机的控制程序
1-Y轴；2-X轴；3-工作平台；4-辅助装置和数控平台的控制程序。步进电机的控制程序主
图2系统的硬件结构
要用于单轴步进电机的调试运行，主要包括步进
1.2系统的控制系统电机的起动、停止、行程控制和加减速控制。数
根据应用的需要，该系统的数控系统采用GT-控平台的控制程序主要用于完成坐标系的绘制演
200-SV-ISA运动控制卡，构成开环系统。GT-200-示，直线或圆弧的绘制演示，直线插补过程的绘
SV-ISA运动控制卡是顾高公司研发基于ISA总线的制演示、圆弧插补过程的绘制演示。
插卡式运动控制器，可以支持2轴的步进电机或伺数控平台的控制
服电机。IPC作为上位机负责人机交互界面的管理
2.2图形仿真程序
和控制指令的发送；运动控制卡完成运动控制的
所有细节，包括直线和圆弧插补、脉冲和方向信
号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信
号的检测等。GT-200-SV-ISA运动控制卡配备了功
能强大、内容丰富的Windows动态链接库。对当前
流行的编程开发工具，如