智能数控弯管装备控制系统开发

论文摘要

弯管机是管件弯曲加工的主要设备。数控技术是弯管机装备的核心。研制高档的CNC智能数控装备控制系统,对于提高我国装备制造业的核心竞争力,提高我国的综合国力有着重大意义。本文采用了工控机+运动控制卡的硬件结构形式,充分利用了Windows平台丰富的软件资源和硬件资源,研制开发了一套功能丰富、性能良好的弯管机数控系统。本文着重于控制系统软件的开发,针对弯管装备数控系统实现过程中的关键技术和主要问题,在以下几个方面进行了详细的研究和探讨:1.设计了一种基于接口的三层结构,用于降低控制系统软件和硬件的耦合程度,实现它们的柔性连接,从而使“一机多卡”得以实现。2.针对传统弯管装备控制系统只能按照固定的流程加工管件,可加工的管形较少、加工管形不能太复杂等缺点,将弯管流程分解为十几个基本的弯管动作,并在此基础上提出了工艺文件的概念,由工艺文件指导加工,提高了该弯管装备对不同管形加工的适应能力。3.在工艺文件的显示方面,按照弯、工步、子工步的逻辑用图形化的方式显示工艺文件,并允许在图形界面上对工艺文件进行编辑,从而实现了图形化的“G代码编程”。4.管形文件用于保存描述管形的数据。本文以XYZ和YBC两种坐标方式来表示管形文件,实现了XYZ到YBC的坐标转换。XYZ坐标方式适用于管形的直观描述,YBC坐标方式适用于管形的加工描述。根据设置的工艺参数,可以将管形文件自动转换为符合加工要求的工艺文件。5.本文实现了手动加工和自动加工两种加工方式。运动的实时性由运动控制器保证。为提高生产效率,利用多线程技术使多个互不干涉的机床动作同时执行,并解决了多线程环境下的暂停/继续加工和故障恢复问题。6.本文在增强人机交互界面的友好性方面也作了许多工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 开放式数控系统综述
• 1.2 常见的弯管设备
• 1.2.1 液压传动式弯管机
• 1.2.2 零半径加工弯管机
• 1.2.3 中频感应弯管机
• 1.3 国内外数控弯管装备发展现状
• 1.4 课题来源及其研究意义
• 1.5 本课题的主要研究内容及重点难点分析
• 1.5.1 主要研究内容
• 1.5.2 重点难点分析
• 第二章 数控弯管装备控制系统总体方案设计
• 2.1 系统硬件方案设计
• 2.2 系统软件方案设计
• 2.2.1 操作系统与开发工具选择
• 2.2.2 总体设计思想
• 2.2.3 软件模块组成
• 2.2.4 系统界面设计
• 第三章 关键技术解析
• 3.1 工艺文件结构分析
• 3.1.1 工艺文件逻辑结构分析
• 3.1.2 工艺文件数据结构分析
• 3.1.3 工艺文件存储结构分析
• 3.1.4 工艺文件显示结构分析
• 3.1.5 SendMessage 和PostMessage
• 3.2 基于接口的三层结构设计
• 3.2.1 管理信息系统的C/S 模型
• 3.2.2 基于接口的三层结构方案设计
• 3.3 管形参数的矢量表示方法
• 3.3.1 矢量弯管技术概述
• 3.3.2 XYZ 到YBC 的转换
• 3.4 工艺文件生成
• 3.4.1 由管形文件驱动的加工工艺流程
• 3.4.2 模式参数与工艺文件生成
• 第四章 参数设置模块人机交互界面设计
• 4.1 参数规划
• 4.1.1 机床参数
• 4.1.2 普通参数
• 4.2 界面设计
• 4.2.1 统一参数输入接口设计
• 4.2.2 数字键盘设计
• 4.2.3 参数检查
• 第五章 加工控制的实现
• 5.1 运动坐标系的建立
• 5.2 控制系统结构
• 5.3 机床回原点功能的实现
• 5.4 工艺文件的自动执行
• 5.5 暂停/继续和故障恢复
• 第六章 资源库模块
• 6.1 关系数据库简介
• 6.2 数据库分析与设计
• 6.2.1 表、索引和视图
• 6.2.2 存储对象分析
• 6.2.3 数据库结构设计
• 6.3 基于ADO 的数据存取
• 6.3.1 ADO 概述
• 6.3.2 数据存取实现
• 6.4 资源库界面设计
• 6.5 软件帮助信息的获取及显示
• 第七章 故障检测和处理
• 7.1 控制系统故障分析
• 7.2 故障诊断模块实现
• 7.2.1 故障知识库设计
• 7.2.2 运动控制器故障处理
• 7.2.3 I/O 状态监测
• 7.2.4 油温检测
• 第八章 总结与展望
• 8.1 本文工作总结
• 8.2 进一步的工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果
• 附录一 数控弯管装备控制系统实物
• 附录二 项目通过鉴定