基于运动控制卡的开放式数控系统的开发

分类号:TH110710-20098001工程硕士学位论文基于运动控制卡的开放式数控系统的开发张红岩导师姓名职称张长军教授申请学位级别硕士工程领域名称机械工程论文提交日期2012年5月27日论文答辩日期2012年6月5日学位授予单位长安大学长安大学硕士学位论文2DevelopmentofOpenCNCSystemBasedonMotionControlCardADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangHongyanSupervisor：Prof.ZhangChangjunChang‟anUniversity,Xi‟an,China长安大学硕士学位论文3长安大学硕士学位论文i摘要以通用计算机为控制核心，在MS-DOS环境下开发的计算机数控系统(CNC)技术存在着开发周期长、功能扩展性差、程序编制任务繁重、界面不美观等缺陷。随着计算机软硬件技术的飞速发展，迫切需要开发运行在WINDOWS平台下的数控系统。由于WINDOWS操作系统本身的实时性不好，因此，如何在WINDOWS环境下实现开放式数控系统一直是个困扰工程技术人员的难题。论文针对在WINDOWS操作系统下开发数控系统的要求与特点，对WINDOWS运行机制进行了研究，分析了WINDOWS操作系统下实现实时功能的各种可能性。开放式数控系统是九十年代中后期出现的一种先进的计算机数控体系结构，具有扩展性好、开发和维护方便、运行稳定性高、能灵活适应不同需要的特点。本文“基于运动控制卡的开放式数控系统的开发”，是把握开放式数控系统软件中模块化设计思想提出的。本课题选择了GT-400-SP，DMC-1842多轴运动控制器作为计算机内置CNC模块卡，开发了相应的运动控制软件模块；选择GT-400-SP运动控制卡，通用I/O卡，开发了“软件PLC”模块，并且应用该软件编制了一台VCM磁片/轭铁自动贴片机控制系统程序，实现了WINDOWS平台下的计算机数字控制，达到了预想的要求。关键词：运动控制、软件PLC、数控系统长安大学硕士学位论文iiAbstractThecomputernumericalcontrolsystem(CNC)technologywhichbasedgeneralcomputerascontrolcentre,developedinMS-DOSenvironmenthasthedefectofdevelopmentcyclelong,functionscalabilitypoor,programmingtaskheavyandinterfacenotbeautiful.Alongwithrapiddevelopmentofthecomputersoftwareandhardwaretechnology,theexploitationofCNCwhichrunsonWINDOWSplatformisurgentneed.BecauseWINDOWSoperatingsystemhasabadreal-time,howtorealizetheopenCNCsysteminWINDOWSenvironmenthasalwaysbeenadifficultproblemthattroubledengineeringandtechnicalpersonnel.AimingattherequirementsandcharacteristicsofthenumericalcontrolsystemexploitationinWINDOWSoperatingsystem,thispaperstudiedoperatingmechanismofWINDOWS,analyzedeverypossibilitiesthatrealizerealtimefunctioninWINDOWSoperatingsystem.TheopenCNCsystemisanadvancedcomputernumericalcontrolsystemstructureemergedinthelateoftheninety‟s,ithasgoodexpansibility,developmentandmaintenanceconvenience,runningstabilityhigh,andadapttodifferentneedflexible.Thispaperbasedon”theopenCNCsystemdevelopmentofthemovingcontrolCARDS”,graspedtheopenCNCsystemsoftwaremodulardesignideas,thepurportofthispaperispresented.ThispaperchoseGT-400-SP,DMC-1842multi-axismotioncontrollerascomputerbuilt-inCNCmoduleCARDS,developedthecorrespondingmotioncontrolsoftwaremodules;ChoseGT-400-SPmovementcontrolCARDS,generalI/Ocard,developedsoftwarePLCmodule,anddevelopedasetofcontrolsystemprogrammingofaVCMmagneticsheet/yokeironautomaticchipmounter,realizedcomputerdigitalcontrolinWINDOWSplatform,reachedthedesiredrequirements.KeyWords：Motioncontrol;softPLC;CNC长安大学硕士学位论文iii目录第一章绪论.............................................................-1-1.1课题的背景及意义...................................................-1-1.2数控系统的发展及国内外现状.........................................-1-1.3开放式数控系统研究的现状及发展趋势.................................-3-1.4本论文的主要工作...................................................-6-第二章运动控制卡.......................................................-7-2.1GT-400-SP运动控制卡简介............................................-7-2.1.1GT-400-SP运动控制卡各个组成部分及功能......................-7-2.1.2GT-400-SP运动控制器接口....................................-9-2.2DMC-1842运动控制卡简介............................................-10-2.2.1DMC-1842运动控制卡各个组成部分及工作原理..................-10-2.2.2DMC-1842运动控制器的性能指标..............................-11-第三章开放式运动控制软件的开发........................................-14-3.1软件开发的目的及意义..............................................-14-3.2软件设计..........................................................-14-3.2.1软件设计的基本流程........................................-14-3.2.2子函数的编制..............................................-15-3.2.3类的制作..................................................-18-3.2.4VCL组件类的编制...........................................-19-3.2.5ActiveX控件的编制.........................................-20-第四章软件PLC的开发..................................................-24-4.1PLC的现状及发展趋势...............................................-24-4.1.1PLC控制系统与传统继电器控制系统的比较.....................-24-4.1.2工业可编程序控制器(PLC)发展趋势...........................-24-4.2PLC的基本工作过程.................................................-25-4.2.1第一个过程为输入扫描......................................-26-4.2.2第二个过程是执行扫描......................................-26-长安大学硕士学位论文iv4.2.3第三个过程是输出扫描......................................-26-4.3“软件PLC”的设计与实现研究.......................................-27-4.3.1基于PC平台的PLC产生的背景及优点.........................-27-4.3.2I/O功能...................................................-28-4.3.3“软件PLC”与I/O卡通信...................................-29-4.3.4“软件PLC”程序结构分析及编程语言指令集的特点.............-29-4.3.5“软件PLC”的程序编制.....................................-30-第五章贴片机数控系统的构成............................................-42-5.1自动贴片机的机械结构及功能........................................-42-5.2数控系统整体结构..................................................-42-5.2.1主计算机..................................................-43-5.2.2运动控制卡及I/O卡........................................-44-5.2.3电机伺服机构..............................................-44-5.2.4控制电器..................................................-45-5.2.5辅助控制机构..............................................-45-5.3NC部分的接口...