自動(dòng)完成從點(diǎn)火預(yù)熱通切割氧切割熄火返回原

　　近年來(lái),隨著工業(yè)PC機(jī)性能的快速發(fā)展,可靠性大為提高,而價(jià)格卻大幅度降低,以工業(yè)PC機(jī)為核心的控制系統(tǒng)已廣泛被領(lǐng)域所接受。在機(jī)床控制領(lǐng)域,采用工業(yè)PC機(jī),在流行的操作系統(tǒng)下發(fā)展通用的,已成為數(shù)控技術(shù)發(fā)展的潮流。其中,基于工業(yè)PC機(jī)和Windows操作系統(tǒng)的開(kāi)放式、模塊化數(shù)控系統(tǒng)是發(fā)展的主要方向。鋼板下料

　　美國(guó)Delta Tau生產(chǎn)的可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器(PMAC)是世界上功能的運(yùn)動(dòng)控制器之一,它借助于Motorola的DSP56001/56002數(shù)字信號(hào)處理器,可以同時(shí)操縱1~8個(gè)軸。它能夠?qū)Υ鎯?chǔ)在它內(nèi)部的程序進(jìn)行單獨(dú)的運(yùn)算,執(zhí)行運(yùn)動(dòng)程序、PLC程序、進(jìn)行伺服環(huán)更新,并以串口、總線兩種方式與主計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。而且它還可以自動(dòng)對(duì)任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先等級(jí)判別,從而進(jìn)行實(shí)時(shí)的多任務(wù)處理,這使得它在處理時(shí)間和任務(wù)切換這兩方面大大減輕主機(jī)和編程器的負(fù)擔(dān),提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度和控制精度。

　　數(shù)控火焰切割機(jī),具有一般數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn),能根據(jù)數(shù)控加工程序,自動(dòng)完成從點(diǎn)火)預(yù)熱)通切割氧)切割)熄火)返回原點(diǎn)的整套切割過(guò)程。但數(shù)控火焰切割機(jī)又有別于一般數(shù)控金屬切削機(jī)床,它利用氧)乙炔火焰把鋼板割縫加熱到熔融狀態(tài),用高壓氧吹透鋼板進(jìn)行切割,而不像金屬切削機(jī)床那樣,是用金屬切削工具與工件剛性接觸來(lái)進(jìn)行切削加工。由于各種因素的影響,有時(shí)會(huì)發(fā)生鋼板未割穿的現(xiàn)象,此時(shí)割炬應(yīng)暫停下來(lái)按原軌跡準(zhǔn)確地返回到未割穿點(diǎn),再按原軌跡重新切割,因此數(shù)控火焰切割機(jī)必須具有隨時(shí)實(shí)現(xiàn)暫停及按原軌跡返回的功能。

　　該數(shù)控火焰切割機(jī)采用工業(yè)PC機(jī)為基礎(chǔ),在工控機(jī)主板上的ISA擴(kuò)展槽插上PMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制器,形成該機(jī)床的控制中心。鋼板下料工控機(jī)上的CPU與PMAC卡的CPU構(gòu)成主從式雙微處理器結(jié)構(gòu),兩個(gè)CPU各自實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能,其中PMAC主要完成機(jī)床三軸的運(yùn)動(dòng)控制、控制面板開(kāi)關(guān)量的控制和數(shù)字化采集的控制,工控機(jī)則主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的管理功能。為了實(shí)現(xiàn)PMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制的功能,還需在PMAC板上擴(kuò)展相應(yīng)的I/O板、伺服驅(qū)動(dòng)單元、伺服電機(jī)、編碼器等,終形成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)�？刂葡到y(tǒng)硬件由主頻為233MHz的工業(yè)PC機(jī)、PMAC-Lite1.5運(yùn)動(dòng)控制器、I/O板、伺服單元及交流伺服電機(jī)等組成。數(shù)控系統(tǒng)硬件框圖,如圖1所示。

　　(1)PMAC運(yùn)動(dòng)控制器與主機(jī)之間的通訊采用了兩種方式:一種是總線通訊方式;另一種是利用雙端口RAM(DPRAM)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,主機(jī)與PMAC運(yùn)動(dòng)控制器主要通過(guò)PC總線通訊,至于控制卡和電機(jī)的狀態(tài)、電機(jī)位置、速度、跟隨誤差等數(shù)據(jù)則通過(guò)DPRAM交換信息。總線通訊方式是指主機(jī)到指定的地址上去尋找PMAC運(yùn)動(dòng)控制器,其中指定的地址是由PMAC的跳線確定。雙端口RAM主要是用來(lái)與PMAC進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)通訊和命令通訊。一方面,雙端口RAM在用于向PMAC寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí),在實(shí)時(shí)狀態(tài)下能夠快速地將位置數(shù)據(jù)信息或程序信息進(jìn)行重復(fù)下載:另一方面,雙端口RAM在用于從PMAC中讀取數(shù)據(jù)時(shí),可以快速地重復(fù)地獲取系統(tǒng)的狀態(tài)信息。譬如,交流伺服電機(jī)的狀態(tài)、位置、鋼板下料速度、跟隨誤差等數(shù)據(jù)可以不停被更新,并且能夠被PLC或被PMAC自動(dòng)地寫(xiě)入DPRAM。如果系統(tǒng)中不使用DPRAM,這些數(shù)據(jù)必須用PMAC的在線命令(如?、P、V等),通過(guò)PC總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的存取。由于通過(guò)DPRAM進(jìn)行的數(shù)據(jù)存取不需要經(jīng)過(guò)通訊口發(fā)送命令和等待響應(yīng),所以所需的時(shí)間要少得多,因此響應(yīng)的速度就快得多。除了快速自動(dòng)的存取功能外,還可以用PMAC的M變量和主機(jī)的指針變量來(lái)指定DPRAM中還沒(méi)有被使用的寄存器,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在主機(jī)與PMAC之間的傳送。而PMAC在使用數(shù)據(jù)采集功能時(shí),所采集的數(shù)據(jù)直接送到DPRAM中,而不是常規(guī)的RAM中。

　　(2)PMAC板的內(nèi)置PLC功能是經(jīng)智能I/O接口的輸入輸出實(shí)現(xiàn)的。在控制系統(tǒng)中,送入PLC的輸入信號(hào)主要有:操作面板和機(jī)床上的控制按鈕、選擇開(kāi)關(guān)等信號(hào);各軸的行程開(kāi)關(guān)、機(jī)械零點(diǎn)開(kāi)關(guān)等信號(hào);機(jī)床電器動(dòng)作、限位、報(bào)警等信號(hào);強(qiáng)電柜中接觸器、氣動(dòng)開(kāi)關(guān)接觸等信號(hào);各伺服模塊工作狀態(tài)信號(hào)等。這些信號(hào)是通過(guò)光電隔離以后送到智能I/O接口上,光電隔離有效地將計(jì)算機(jī)數(shù)字量通道與外部過(guò)程模擬量通道隔離起來(lái),大大地減小了外部因素的干擾,提高了整機(jī)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。PLC輸出的信號(hào)主要有:指示燈信號(hào);控制繼電器、接觸器、電磁閥等動(dòng)作信號(hào);伺服模塊的驅(qū)動(dòng)使能和速度使能信號(hào)等。這些信號(hào)經(jīng)I/O接口送到相應(yīng)的繼電器上,終控制相應(yīng)的電器。

　　該數(shù)控系統(tǒng)采用了前后臺(tái)式結(jié)構(gòu),相應(yīng)地整個(gè)軟件分為前臺(tái)程序和后臺(tái)程序。前臺(tái)程序的設(shè)計(jì)充分考慮了軟件的開(kāi)放性,這樣就可以根據(jù)某些具體要求增加軟件的功能模塊,為了實(shí)現(xiàn)這樣的功能,要在調(diào)度程序中留有一定的時(shí)間片供使用,PMAC應(yīng)用程序提供了利用中斷調(diào)用這些模塊的功能。前臺(tái)程序主要包括插補(bǔ)模塊、伺服驅(qū)動(dòng)模塊、PLC監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)采集及數(shù)字化加工模塊等,也可以根據(jù)具體要求加入一些新的控制模塊。前臺(tái)程序功能模塊,如圖2所示。后臺(tái)程序主要實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話、數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)管理等功能。

　　在分析了數(shù)控火焰切割機(jī)加工工藝的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)了基于工業(yè)PC機(jī)和PMAC板的數(shù)控火焰切割機(jī)的數(shù)控系統(tǒng),該數(shù)控系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面及切割軌跡的動(dòng)態(tài)跟蹤功能,使用操作十分方便,適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用。該數(shù)控系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于武漢電力設(shè)數(shù)控火焰切割機(jī)的改造中。
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