基于GALIL卡的火焰切割机数控系统的开发研究

论文摘要

数控火焰切割机由于性能较好,得到越来越多用户的青睐。但我国国产数控火焰切割机系统的整体水平与发达国家仍有较大差距,主要表现为切割效率低下,系统的功能不够完善,系统的开放性不足等方面。国产数控火焰切割机通常配备国外的数控系统。因此,研究开发一套高效、稳定的火焰切割机数控系统,对于我国火焰切割的发展具有一定的积极意义。针对火焰切割的特点,本课题构建了基于工业PC机,以GALIL数字运动控制器为核心的双CPU结构的开放式数控系统,整个系统的设计包括硬件和软件两部分。硬件结构设计中,根据控制系统结构原理,选用合适的元器件,设计出数控系统的硬件结构。本课题中将GALIL运动控制器插入工业PC机的PCI插槽通过总线实现上下位机的连接,运动控制器通过PICM-3900S互联模块实现与伺服驱动之间的信息传输,从而控制X、Y两轴电机以及割炬调高电机的运动。软件结构设计中,在Visual Studio2008开发环境下,使用C#程序语言,调用运动控制器的API功能函数实现数控系统的软件设计。在软件设计过程中,采用模块化思想,将系统软件划分为多个功能模块,其中主要模块有控制器参数设置模块、文件管理模块、译码模块、动态显示模块和加工控制模块等。为了完善软件的功能,还设计了如急停、手动操作等许多其它的功能模块。为了使开发的系统能够适应更加复杂的切割环境,在系统开发过程中,本文利用模糊控制原理进行了割炬自动调高的设计,并完成了自动调高硬件结构及模糊控制器的设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外数控技术发展概述
• 1.3 开放式数控系统
• 1.3.1 开放式数控系统的基本特征
• 1.3.2 基于PC的开放式数控系统的优点
• 1.4 国内外火焰切割机数控系统的发展现状
• 1.5 课题的主要研究内容
• 第二章 火焰切割机系统总体结构设计
• 2.1 火焰切割机系统硬件结构设计
• 2.1.1 控制系统开发方案的设计
• 2.1.2 GALIL运动控制器简介
• 2.1.3 伺服系统控制方式的选择
• 2.1.4 系统主要硬件的连接
• 2.2 火焰切割机系统软件结构设计
• 2.2.1 数控系统软件的特点
• 2.2.2 系统开发工具的选择
• 2.2.3 系统开发平台的选择
• 2.2.4 系统软件功能模块
• 本章小结
• 第三章 火焰切割机数控系统软件的实现
• 3.1 系统软件开发流程
• 3.2 软件通信结构
• 3.3 软件总体界面设计
• 3.4 运动控制器API函数
• 3.5 控制功能的实现
• 本章小结
• 第四章 译码及自动调高功能的实现
• 4.1 译码功能的实现
• 4.1.1 RS274/NGC解释器
• 4.1.2 基于RS274/NGC解释器的开发
• 4.2 自动调高功能的实现
• 4.2.1 自动调高系统硬件结构及原理
• 4.2.2 自动调高模糊控制器的设计
• 4.2.3 模糊控制效果的MATLAB仿真
• 4.3 系统实例分析
• 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录A 圆弧插补编译程序
• 附录B 实验设备主要硬件
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢