卷板机数控系统的硬件和软件设计
数控系统硬软件及相关技术
编辑ppt
21
编辑ppt
22
按CNC装置硬件的制造方式，CNC装置 可分为专用型结构和个人计算机式结构
编辑pt
23
专用型结构
❖ 硬件由厂家专门设计制造 ❖ 布局合理 ❖ 结构紧凑 ❖ 专用型强 ❖ 硬件彼此之间不能交换和替代，无通用性
编辑ppt
24
个人计算机式结构
❖ 以工业PC机作为CNC装置的支撑平台 ❖ 由机床厂根据CNC需要，插入控制卡，装入
❖ 优点：结构紧凑，便于安装 ❖ 缺点：有时可能造成某些信号连线过长。
编辑ppt
14
分体式结构
❖ 通常把 CRT 和 MDI 面板、操作面板等做成 一个部件，而把功能模块组成的电路板安装 在一个机箱内，两者之间用导线或光纤连接
❖ 许多 CNC 机床把操作面板也单独作为一个 部件，这是由于所控制机床的要求不同，操 作面板相应地要改变，做成分体式的有利于 更换和安装
❖ 关于输入、输出信号的设定
输入、输出信号的有效跳变沿指定
串行通讯时的波特率和帧格式
❖ 关于主轴和运动轴的设定
主轴低速档指定
最小移动单位、米/英制选择
轴加减速的时间常数
轴运动速度上限和低速限定
各运动轴参考点距机床原点的坐标值
各移动轴正负方向运编辑动ppt 坐标极限指定
11
短接棒和软件参数
❖ 关于补偿的设定 各运动轴的螺距误差补偿曲线设定 反向间隙补偿设定
微机部分 外围设备部分 机床控制部分
编辑ppt
4
微机部分
CPU EPROM RAM 定时器 中断控制器等部分构成。
编辑ppt
5
外围设备部分
外围设备主要通过各种接口与数控系统联系。其 中包括：
数控机床的先进控制系统设计与实现
数控机床的先进控制系统设计与实现随着科技的不断进步和发展，数控机床在现代制造业中扮演着重要的角色。
数控机床的先进控制系统是实现高精度、高效率加工的关键。
本文将探讨数控机床先进控制系统的设计与实现。
一、数控机床的基本原理数控机床是利用计算机控制系统对机床进行控制，实现工件的加工。
其基本原理是通过计算机对机床的运动进行精确控制，使得工件能够按照预定的路径和轨迹进行加工。
二、先进控制系统的设计要求1. 高精度：数控机床的控制系统需要具备高精度的特性，以保证工件的加工精度。
2. 高效率：控制系统需要具备高效率的特性，以提高生产效率和降低生产成本。
3. 稳定性：控制系统需要具备稳定性，以保证机床的正常运行和加工质量的稳定性。
4. 可靠性：控制系统需要具备可靠性，以保证机床的长时间稳定运行。
三、先进控制系统的实现方式1. 数控系统的硬件设计：数控系统的硬件设计是实现先进控制系统的关键。
包括计算机、控制器、伺服系统等硬件设备的选型和配置。
2. 数控系统的软件设计：数控系统的软件设计是实现先进控制系统的关键。
包括编写控制程序、路径规划算法等软件设计。
3. 传感器与执行器的选择与配置：传感器和执行器是数控系统的重要组成部分，需要根据机床的具体需求选择合适的传感器和执行器，并进行配置和调试。
4. 通信与网络技术的应用：通信与网络技术的应用可以实现数控机床的远程监控和远程操作，提高生产效率和降低生产成本。
四、先进控制系统的应用案例1. 某公司采用先进控制系统对数控机床进行升级，实现了高精度、高效率的加工。
该系统采用了先进的路径规划算法和伺服控制技术，使得机床的加工精度提高了30%以上，生产效率提高了50%以上。
2. 某工厂采用先进控制系统对数控机床进行升级，实现了远程监控和远程操作。
该系统采用了通信与网络技术，使得工厂可以通过互联网对机床进行远程监控和远程操作，大大提高了生产效率和降低了生产成本。
五、先进控制系统的未来发展趋势1. 人工智能技术的应用：人工智能技术的应用可以实现机床的智能化和自主学习，提高加工精度和生产效率。
基于PLC的卷绕机控制系统设计及优化
基于PLC的卷绕机控制系统设计及优化卷绕机是一种用于将材料卷取成卷筒形的设备，在很多工业领域中广泛应用。
为了提高生产效率和产品质量，现在市场上普遍使用基于可编程逻辑控制器（PLC）的卷绕机控制系统。
本文将针对基于PLC的卷绕机控制系统的设计和优化进行详细介绍。
首先，基于PLC的卷绕机控制系统的设计需要考虑以下几个方面。
首先是系统的硬件设计。
在卷绕机控制系统中，PLC是核心控制设备，需要选择适合的PLC型号和配置合适的输入输出模块。
同时，还需要选用合适的运动控制器、传感器、驱动器等外部设备，以实现对卷绕机的精确控制。
其次是系统的软件设计。
在卷绕机控制系统中，PLC的软件程序负责对整个卷绕机进行控制和监控。
软件设计首先需要根据卷绕机的工作原理和要求，确定控制算法和逻辑，编写PLC的程序代码。
其次，需要设计人机界面（HMI）以提供操作和监控界面，允许操作员对卷绕机进行设置和监控，并能够及时的获取生产过程中的各种数据。
此外，系统的安全性和可靠性也是设计时需考虑的重要因素。
在卷绕机控制系统中，需要考虑安全保护装置，如急停按钮、安全门等，以保障操作人员的安全。
另外，还需要设计系统的异常处理机制，例如对传感器故障、电源故障等进行检测和及时的处理。
当卷绕机控制系统设计完成后，为了进一步提高系统的性能和效率，可以进行优化。
具体优化的方式如下：1. 优化控制算法。
通过对控制算法的优化，可以提高卷绕机的控制精度和速度。
例如，可以采用闭环控制算法，引入PID控制器等，以提高卷绕机运动的稳定性和准确性。
2. 优化运动控制参数。
通过对驱动器和运动控制器的参数进行调整和优化，可以提高卷绕机的运动速度和稳定性。
例如，调整加速度和减速度参数，优化运动曲线等。
3. 优化系统的安全性和可靠性。
在系统运行中，通过对系统的诊断和监测，及时检测和处理系统的故障和错误，提高系统的可靠性和安全性。
此外，定期进行维护和检修，保障设备的正常运行。
《基于WindowsCE数控系统软件的设计与实现》
《基于Windows CE数控系统软件的设计与实现》一、引言随着工业自动化和智能制造的快速发展，数控系统在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
Windows CE作为一种嵌入式操作系统，因其高效、稳定、兼容性强的特点，被广泛应用于数控系统软件的开发。
本文将详细介绍基于Windows CE数控系统软件的设计与实现过程。
二、系统需求分析在系统设计之前，我们需要对数控系统软件的需求进行深入的分析。
首先，系统需要支持多种数控设备的连接和控制，包括但不限于机床、机器人等。
其次，系统应具备友好的人机交互界面，方便操作人员使用。
此外，为了提高生产效率，系统还需要具备高精度的运动控制、自动编程、故障诊断等功能。
三、系统设计1. 硬件设计在硬件设计方面，我们选用基于Windows CE的嵌入式计算机作为核心控制器。
该控制器具备高可靠性、低功耗、体积小等优点，适用于各种工业环境。
此外，还需配备相应的传感器、执行器等硬件设备，以实现数控设备的连接和控制。
2. 软件设计在软件设计方面，我们采用模块化设计思想，将系统分为多个功能模块，包括用户界面模块、运动控制模块、自动编程模块、故障诊断模块等。
每个模块都具备独立的功能，便于后期维护和升级。
同时，为了提高系统的实时性和稳定性，我们采用多线程技术实现各个模块的并行处理。
四、关键技术实现1. 人机交互界面实现人机交互界面是操作人员与系统进行交互的窗口。
我们采用Windows CE自带的图形界面开发工具，设计出友好的用户界面。
该界面具备直观的操作按钮、实时的数据显示等功能，方便操作人员使用。
2. 运动控制实现运动控制是数控系统的核心功能之一。
我们通过编写驱动程序和算法，实现对数控设备的精确控制。
具体而言，我们采用PID控制算法实现位置控制、速度控制和加速度控制等功能的精确控制。
3. 自动编程与故障诊断实现自动编程功能可以帮助操作人员快速生成加工程序，提高生产效率。
我们采用CAM软件生成G代码等加工指令，然后通过解析和优化算法生成数控设备的控制指令。
x-y数控工作台系统设计
x-y数控工作台系统设计数控工作台（NC台）是一种能够实现自动化控制的机床，通过控制系统控制运动轴，实现加工工件的自动化生产。
NC台具有高精度、高效率和高质量等优点，被广泛应用于机械制造、汽车制造、电子制造等行业。
本文基于x-y数控工作台进行系统设计，主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
一、硬件设计1.结构设计x-y数控工作台采用平面结构，由两个直线导轨和两个横梁组成，导轨上分别装有X 轴和Y轴的导轨拖板，拖板通过步进电机驱动实现轴向移动。
横梁采用U型结构，可架设工作板以加工工件。
2.传动设计X轴和Y轴采用步进电机、齿轮与齿条传动方式，步进电机驱动主轴转动，通过齿轮与齿条传动方式使导轨拖板相对运动，实现工件加工。
3.控制系统设计x-y数控工作台采用单片机进行控制，主要包括运动控制模块、数据采集模块和人机交互模块。
（1）运动控制模块：负责控制步进电机的旋转速度和方向，实现轴向移动。
（2）数据采集模块：负责采集加工工件的尺寸和加工参数，并通过计算机进行分析和处理。
（3）人机交互模块：负责完成数控工作台的操作和参数设置，以及显示加工工件的加工过程和结果。
x-y数控工作台采用C语言进行程序设计，程序主要分为三个部分：初始化程序、主程序和中断程序。
1.初始化程序初始化程序主要用于设置数控工作台的各种参数，包括步进电机的旋转速度和方向、齿轮和齿条的尺寸、数据采集模块的采样频率和采样方式等。
2.主程序（3）根据加工工件的尺寸和加工参数计算出工作台的运行参数，并将计算结果传输给运动控制模块。
（4）定时更新数控工作台的运行参数，保证加工的稳定性和精度。
3.中断程序中断程序是数控工作台的辅助程序，主要用于接收外部的信号和响应用户的操作。
具体流程如下：（1）接收外部的信号，并根据信号类型跳转到相应的程序段。
（2）响应用户的操作，如调整加工参数、停止加工、保存加工结果等。
三、总结本文基于x-y数控工作台进行系统设计，主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
卷材分切机切割控制系统设计
卷材分切机切割控制系统设计随着现代工业的飞速发展，许多新的机械设备和自动化技术应运而生，其中卷材分切机在各个领域得到广泛应用。
卷材分切机是一种用于将卷材材料切成特定长度的自动化设备，可以广泛应用于塑料膜行业、纸张行业、玻璃纤维行业等许多领域。
作为卷材分切机的关键部分，切割控制系统的设计对整个设备的性能和效率起着至关重要的作用。
一个优秀的切割控制系统不仅可以提高生产效率，还能提高产品质量和机器的可靠性。
控制系统硬件设计在卷材分切机中，切割控制系统的硬件部分包括电机驱动系统、传感器系统、机械系统、电源系统、控制器和通信系统等。
电机驱动系统是整个设备的关键部分，该系统需要能够提供足够的马力和速度来驱动整个设备满足生产要求。
为了实现高精度和高速度的切割，需要使用带有高分辨率的旋转编码器的优质电机。
传感器系统用于监测卷材的位置和长度，然后与设定的长度进行比较以确定何时切割。
传感器系统的选择取决于所需的精度和切割速度。
在高速生产线上，需要选择响应速度较快的光电传感器。
机械系统包括三个主要部分：切割刀、压板以及卷材固定夹具。
为了实现高精度的切割，在设计这些系统时需要非常注重机械精度和稳定性，这样才能获得更高的切割精度和更长寿命的刀片。
电源系统需要满足驱动电机和控制器的功率需求。
在应用中，需要确保电源系统的电压稳定，以防止设备进行切割操作时出现停电和电压波动等不利情况。
控制器则是控制整个系统的核心，负责对各个子系统进行协调和控制。
在卷材分切机上，通常使用PLC或单片机来控制整个系统。
PLC适用于大型生产线和复杂的控制系统，而单片机则适用于较小型的控制系统。
通信系统可用于实时监测设备状态和控制系统，以便及时发现和解决问题。
现代卷材分切机通常使用网络或无线电进行通信。
控制系统软件设计除了硬件设计外，卷材分切机的切割控制系统软件设计同样重要。
程序控制是控制整个系统的核心，程序的编写需要充分考虑到各个子系统的协调和控制。
数控系统的基本构成
数控系统的基本构成数控系统是以计算机技术为基础的机电一体化技术，它可以控制各种复杂的机器设备进行加工制造，从而提高了生产效率和产品质量。
数控系统的基本构成主要包括硬件、软件和电气控制系统。
下面我们将对这三个方面进行详细介绍。
一、硬件数控系统的硬件主要包括机床和数控装置两部分。
1、机床机床是数控系统的重要组成部分，它主要用于加工制造各种不同的零件。
根据实际需要，机床可以通过改造和升级成为数控机床。
数控机床的加工精度和生产效率要比传统机床高出数倍，同时它还具有自适应能力，可以根据加工要求自动调整加工方式，达到最佳的加工效果。
2、数控装置数控装置是数控系统的核心部分，它由数控器、伺服驱动器和编码器等多个组成部分构成。
数控器是数控装置的最核心部分，它可以接受计算机发出的指令，转化成机床能够识别和执行的控制信号。
伺服驱动器则是控制机床各个运动轴的部分，它们可以根据数控器发出的指令来控制机床各个轴的移动速度、方向和加速度等参数。
编码器则主要用于检测机床的移动距离和反馈信号，从而确保机床的位置控制精度和系统的稳定性。
二、软件数控系统的软件分为两个部分，一个是系统软件，另一个是应用软件。
1、系统软件系统软件是数控系统的基础，它包括数控编程、机床运动控制和数据处理三个部分。
数控编程主要用于将加工要求转化为机床识别的加工指令，它可以实现二维和三维图形的绘制和代码的生成。
机床运动控制用于控制机床各个轴的运动，它可以根据数控编程生成的代码来实现精准的位置控制和速度调节。
数据处理则主要用于将加工过程中获取的数据进行分析和处理，从而提高加工质量和效率。
2、应用软件应用软件则是数控系统的应用层，它主要用于完成特定的加工任务，也可以根据实际需要进行自定义开发。
例如，飞机制造过程中需要使用复杂的多轴数控系统，这种系统需要先进行特定的加工工艺规划，然后再通过数控编程来实现机床的加工操作。
三、电气控制系统数控系统的电气控制系统主要用于机床的电气控制和信号交互。
数控系统基本组成PPT课件
3．多微处理机CNC装置的典型结构
（1）ห้องสมุดไป่ตู้享总线结构 （2）共享存储器结构
.
数控软件的特点及关键技术
1.多任务与并行处理技术
（1）． 数控装置的多任务性
图4-11 数控装置的任务及分类框图
.
这些任务中有些可以顺序执行，有些必须同时执行，如： （1） 显示和控制任务必须同时执行，以便操作人员及时了解
.
1．多微处理器系统特点
（1）计算处理速度高 （2）可靠性高 （3）有良好的适应性和扩展性 （4）硬件易于组织规模生产
.
2. 多微处理器系统的基本功能模块
（1) CNC管理模块 （2）存储器模块 （3）CNC插补模块 （4）位置控制模块 （5）操作和控制数据输入输出和显示模块 （6） PLC模块
机床运行状态； （2） 在加工过程中，为使加工过程连续，译码、刀补、插补
和位置控制模快也必须同时进行。
.
（2）． 多任务并行处理的实现 1） 资源分时共享
初始化
显示
其它
背 景 程 译码 序
I/ O
刀补
位置控制
优
先
级
插补运算
顺
序
背景程序
图4-12 分时共享多任务处理方案
.
2.2 数控系统的分类、性能指标及功能
.
⑸主轴控制接口
主轴S功能可分为无级变速、有级变速和分段 无级变速三大类。当数控机床配有主轴驱动装置 时，可利用系统的主轴控制接口输出模拟量进行 无级变速，否则需用MST接口实现有级变速。为 提高低速输出转矩，现代数控机床多采用分段无 级变速。主轴的位置反馈主要用于螺纹切削功能、 主轴准停功能以及主轴转速监控等。
.
卷纸包装机控制系统的总体设计
卷纸包装机控制系统的总体设计随着现代化生产技术的不断发展和进步，人们在生活中使用的各种产品的生产也在不断的提高其自动化程度和产能，其中卷纸是人类生活不可缺少的重要物品。
在卷纸的生产中，卷纸包装机起着至关重要的作用，其自动化程度和包装效率直接决定了整个生产的质量和效率。
因此，卷纸包装机控制系统的设计尤为关键，下面简要介绍一下卷纸包装机控制系统的总体设计思路。
一、系统硬件设计卷纸包装机控制系统硬件设计应该根据实际应用情况和生产需求来制定，主要包括控制器、电机、光电传感器等元器件和装置。
其中，控制器是整个系统的核心，通常采用PLC或者单片机控制器来实现，其主要功能是控制包装机的启停、速度控制、卷纸长度的测量和定位等。
电机则负责驱动卷纸包装机的一系列动作，其类型和功率应该根据卷纸包装机的实际设计来选择。
光电传感器则负责对卷纸进行检测，包括长度测量、位置检测、纸张张力的检测，以及包装纸的定位等。
卷纸包装机控制系统的软件设计需要考虑到整个控制过程中的各种因素，应该根据功能需求进行模块化设计和编程，可参考以下设计思路：1. 信号采样和处理模块该模块负责卷纸包装机的各种信号采集和处理，包括光电传感器、编码器、压力开关等传感器的输入接口，对其进行采样和滤波处理，并将处理后的信号传输到PLC控制器的主机板上。
2. 运行控制模块该模块负责控制卷纸包装机的运行，包括驱动电机的启停、速度控制、卷纸长度的测量和定位等。
该模块还应该设计各种故障保护和安全措施，如过载保护、断电保护、紧急停机等。
3. 数据处理模块该模块主要负责数据处理和记录，包括卷纸包装机生产数据的采集和记录，以及各种报表和统计报告的生成。
其还可以根据生产计划和需求，实现自动化控制和调度，提高生产效率。
三、系统集成和测试卷纸包装机控制系统硬件和软件的集成和测试是确保其稳定性和可靠性的关键环节。
在集成和测试过程中需要注意以下几方面：1. 硬件和软件的统一设计，打通各个模块之间的接口，确保数据的准确传输。
《基于WindowsCE数控系统软件的设计与实现》
《基于Windows CE数控系统软件的设计与实现》一、引言随着制造业的快速发展，数控系统在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
Windows CE作为一种专为嵌入式系统设计的操作系统，具有体积小、功耗低、运行稳定等优点，被广泛应用于数控系统软件开发中。
本文将详细介绍基于Windows CE数控系统软件的设计与实现过程。
二、系统需求分析在开始设计之前，我们需要对数控系统软件的需求进行详细的分析。
这些需求包括但不限于：系统的稳定性、可扩展性、用户界面友好性、硬件兼容性等。
同时，还需要考虑到数控系统的具体应用场景，如加工中心、车床、铣床等。
通过对这些需求的深入分析，我们可以为后续的设计和实现工作提供明确的指导。
三、系统设计1. 整体架构设计：基于Windows CE的数控系统软件整体架构包括硬件层、操作系统层、应用软件层和用户界面层。
硬件层负责与数控机床的硬件设备进行通信；操作系统层为Windows CE；应用软件层负责实现数控系统的核心功能；用户界面层则提供友好的操作界面。
2. 数据库设计：为满足数控系统的数据管理需求，我们需要设计一套合适的数据库系统。
该数据库应能存储加工工艺、设备参数、产品信息等数据，并支持数据的查询、修改、删除等操作。
3. 模块化设计：为提高系统的可维护性和可扩展性，我们采用模块化设计方法。
将系统划分为若干个功能模块，每个模块负责实现特定的功能，模块之间通过接口进行通信。
四、系统实现1. 开发环境搭建：在搭建开发环境时，我们需要安装Windows CE操作系统、开发工具（如Visual Studio）以及必要的驱动程序和库文件。
2. 硬件通信：通过编写驱动程序或使用现有的通信协议，实现数控系统软件与硬件设备的通信。
这包括与PLC（可编程逻辑控制器）、伺服电机、传感器等设备的通信。
3. 功能实现：根据需求分析结果和整体架构设计，实现数控系统的各项功能。
这包括加工工艺管理、设备参数设置、产品信息查询、程序编辑等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3334
第２４卷 第１２期 ２００２－１２
制造业自动化
卷板机数控系统的硬件和软件设计
马 哲，闫祥安，肖聚亮
（天津大学 机械工程学院，天津 ３０００７２）
Design of hardware and software for numerical control system of
slab-coiling machine
MA Zhe, YAN Xiang-an, XIAO Ju-liang
Abstract: Based on the Numerical Control System of 17000KN×3000mm Slab-Coiling Machine,
an opening numerical control system with two CPU was introduced. PMAC
（Programmable Multiple-Axes Controller）was the controlling center of the system.
And an industry Computer was the sustaining unit. Detail of designing hardware and
software was provided.
Key words: numerical system; slab-coiling machine; PMAC; CNC
摘 要：结合１７０００ｋＮ×３０００ｍｍ上辊万能式卷板机数控系统的特点，提出了一种以ＰＭＡＣ运动控
制器为控制核心，工控机为系统支撑单元的双ＣＰＵ开放式数控系统。根据数控卷板的工艺过
程，着重介绍数控系统的硬件结构，硬件设计原则，软件设计总体方案，对应的功能模
块。
关键词：数控系统；ＰＭＡＣ；卷板机 ；开放式
中图分类号：TP273 文献标识码：Ａ
文章编号：１００９－０１３４（２００２）１２－００３３－０３
(Tianjin University, Mechanical Engineering Department, Tianjin 300072, China)
收稿日期： ２００２－０６－２０
作者简介：马哲（１９７７—），男，研究方向为机械电子工程。
０ 引言
数控系统主要是由硬件和软件两大部分组成。
系统控制软件配合硬件合理的组织、管理数据系统
的输入、数据处理、插补和输出信息与控制执行部
件，使数控卷板机按照操作者的要求，实现卷制。
１ 数控系统的硬件设计
该系统采用层次化ＣＮＣ系统思
想，即ＰＣ工控机的ＣＰＵ作为核心管理
者，完成对底层设备的管理和宏观控
制。而卷板机的位置控制、ＰＬＣ控
制由ＰＭＡＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｍｕｌ－
ｔｉｐｌｅ－Ａｘｅｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）的专用ＣＰＵ
来控制。根据以上硬件设计原则，结
合卷板机数控系统的特点，提出了一
种以ＰＭＡＣ运动控制器为控制核心，
工控机为系统支撑单元的双ＣＰＵ开放式数控系统。
设计其控制系统的硬件结构如图１所示。
硬件设计应用了ＰＣ硬件技术。整个系统的基础
是ＰｅｎｔｉｕｍⅢ ４００工业控制机，内存６４Ｍ，显示卡内
存２Ｍ，１７″高分辨率彩色显示器，３４速光盘驱动
器。采用工控机的ＣＰＵ作为系统的主处理器，完成
3344
第２４卷 第１２期 ２００２－１２
制造业自动化
系统的管理、人机交互动态显示、预处理、参考计算及图像处理。采用标准总线技术（ＩＳＡ总线），有效的解决了因总线不同所带来的硬件不能公用问题。具有强大的人机交互操作功能。机床操作人员可以通过软盘在Ｉ／Ｏ设备输入加工所需信息，也可以通过系统所提供的编辑功能，输入加工信息。系统运行时，显示器上的图像和数据反映各个位置传感器反馈的加工信息。可以通过键盘或操作面板进行控制。横移等位置检测传感器采用磁栅Ｒ，其精度为０．０５ｍｍ。主轴位置检测传感器为旋转编码器，１０４８线。通过位置传感器反馈达到半闭环控制，以保证机床的定位精度和运动精度。强大的开放式模块化硬件结构。ＣＮＣ系统包括以下模块：运动控制模块、ＰＬＣ模块、基本输入输出模块、通讯模块。运动控制模块是独立完成运动功能的模块，是硬件和软件的集合体，控制目标是速度、位置及转矩。ＰＭＡＣ是功能强大的运动控制器，在系统中起着关键作用，是极其重要的一个模块。ＰＭＡＣ自带高速ＣＰＵ，是一个具有独立内存、独立运算操作能力的计算机，可接受ＰＣ主机的命令进行工作，也可脱机运行独立工作。系统开发了ＰＭＡＣ运动控制器的如下功能：⑴用增量式Ａ／Ｂ正交编码器实现位置和速度反馈，也可以连接一些适当的附件实现反馈。⑵运用ＰＭＡＣ运动控制器的ＤＳＰ板具有的强大的计算功能对变量、常量进行算术、逻辑以及超越运算操作，进而避免了主机在进行这些操作时所造成的计算延迟和通讯延迟。⑶利用ＰＭＡＣ的多轴运动程序管理功能。ＰＭＡＣ运动控制器的内存可以存储多达２５６个运动程序。在ＰＭＡＣ运动控制上执行的运动控制语言具有ＢＡＳＩＣ或Ｃ等高级计算机语言的特点，同时它与Ｇ代码机床兼容，并且可直接接受Ｇ代码命令。计算结构和逻辑结构与计算机语言相似，并且运动规范与机床工业中所使用的相似。⑷后台ＰＬＣ功能。当运动程序在前台有序地运行时，ＰＭＡＣ运动控制器可以在后台运行多达３２不同ＰＬＣ功能。同时ＰＭＡＣ提供了非专用的数字输入和输出口。利用这些Ｉ／Ｏ口，程序可以完成ＰＬＣ功能。ＰＬＣ程序与运动程序共享同一种逻辑结构，但不能控制运动轴。ＰＭＡＣ接口的设计。卷板机数控系统的执行元件并不是伺服电机，其位置控制是通过磁栅和旋转编码器来实现位置反馈，使用ＭＡＣＨＩ口连接了４组传感器，用来检测位置实现位置控制。卷板机控制系
统中所有状态检测和所有元器件控制都是由ＰＭＡＣ
的输入、输出控制板控制的。其原理如图２所示。
图２ ＰＭＡＣ Ｉ／Ｏ控制原理图
3354
第２４卷 第１２期 ２００２－１２
制造业自动化
所示。主要解决ＩＰＣ与ＰＭＡＣ，ＦｌｙＶｉｄｅｏ继承的
一系列技术问题，因为ＰＭＡＣ有自己的ＣＰＵ和
ＲＡＭ，还有ＥＰＲＯＭ； ＦｌｙＶｉｄｏ也有自己的ＲＡＭ
和相应的运算器，而ＰＭＡＣ和ＦｌｙＶｉｄｅｏ都是以总线
方式与ＩＰＣ相连，ＩＰＣ要将这些资源和自身资源集成
到一起，形成完整的控制系统，必须有有效的集成手
段。应用层是系统的主体部分，由若干个功能模块组
成。在系统层的支持下，各功能模块独立完成一部分
任务，从而实现系统的所有控制目标。物理层是与物
理空间相对应的机制，由若干和存储文件结构对应
的数据结构组成，用来满足人机交互和访问数据库
的需求。
软件设计过程中还必须实现下面这些技术要求。
（１） 上位机与下位机的实时通讯：上位机与下
位机的实时通讯是利用ＤＥＬＴＡ ＴＡＵ ＤＡＴＡ
ＳＹＳＴＥＭ 公司提供的与ＰＭＡＣ相配套的ＰｔａｌｋＤＴ
类实现的。ＰｔａｌｋＤＴ类通过添加ＡｃｔｉｖｅＸ的方式加
以实例化，并由其中的ＧｅｔＲｅｓｐｏｎｓｅ（）方法完成双向
通讯。上位机与下位机通讯的速度取决于主计算机
的主频、ＰＭＡＣ ＣＰＵ 的速度，以及系统程序和下
位机控制程序的大小。
（２） 视频显示：视频信号的处理及图像显示控制
是通过对视频卡的二次开发
实现的。ＦｌｙＶｉｄｅｏ视频卡提
供了ＯＣＸ标准控件Ｃａｐｗｎｄ
与应用系统进行集成。该控
件的１６个主要方法和７个属
性，由ＭＦＣ４２．ＤＬＬ和
ＭＳＶＣＲＴ．ＤＬＬ两个动态连
接库支持，借助这两个动态
连接库支持，系统开发了
Ｏｖｅｒｌａｙ和Ｐｅｖｉｅｗ两种图像
显示模式，以方便现场的不同要求。
（３） 稳压电源：大型卷板设备工作环境恶劣，尤
其是电网电压极不稳定，很容易冲击数控系统，造成
死机。其结果轻则产品作废，重则损坏设备，损失难
以估量。为了防止数控系统因电源干扰而产生控制
失误，系统专门配置了响应速度小于０．１ｍｓ的在线
不间断稳压电源。除此之外，系统还在软件设计上
进行了必要的处理，为每个动作编制了滤波程序。
（４） 控制时钟：系统控制时钟主要是从保证系统
正常运行的角度，周期扫描下位机Ｉ／Ｏ口、视频信
号状态，以及中断请求信息，实现上位机与下位机的
实时通讯；获取运动坐标当前值；动态管理数据库；在
线决策程序进程等。此模块由标准控件“Ｔｉｍｅｒ”实
现。为了提高可靠性，系统采用单时钟驱动。时钟扫
描周期８０ｍｓ。
３ 结论
经过生产实践的检验，１７０００ｋＮ×３０００ｍｍ上
辊万能式卷板机数控系统的软件和硬件设计完全符
合生产。在生产过程中，系统控制软件配合硬件顺
利地进行数据输入、数据处理、信息输出以及对
执行部件的控制，使数控卷板机按照设计要求，安
全可靠地运行自动卷制工艺过
程。
参考文献：
［１］ 李佳．大型卷板设备数控系统设
计 ［Ｊ］．重型机械，２００１，６．
［２］ 李志坚．并联机床开放式数控系
统 ［Ｊ］．机械工程师，２００１（３）．
［３］ Ｓｏｌｖｉｎｇ ｓｏｍｅ ｄｉｓｃｒｅｐａｎｃｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ
ＮＣ ［Ｊ］．Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｃａ，２００１（３）．
图３ 系统总体方案