并聯(lián)機器人開(kāi)放式數控系統構建
并聯(lián)機器人開(kāi)放式數控系統構建，是小編專(zhuān)門(mén)為各位數控專(zhuān)業(yè)畢業(yè)的同學(xué)準備的論文，希望對大家有幫助!
摘 要：并聯(lián)機器人是新型自動(dòng)化加工設備，并聯(lián)機器人具有并聯(lián)在很大程度上解決了純并聯(lián)機床在作業(yè)空間小的限制，為并聯(lián)機床帶來(lái)了很大的發(fā)展空間�？刂葡到y采用“PC+Turbo PMAC”的開(kāi)放模式，形成以PC機為上位機、Turbo PMAC多軸控制卡為下位機的分布式控制。在伺服系統中主要使用了伺服電機作為驅動(dòng)器件，通過(guò)主軸系統來(lái)實(shí)現一般零件的加工，并數控系統中的運動(dòng)控制器部分是系統的核心，它的功能將直接影響著(zhù)數控系統的基本功能。并聯(lián)機器人數控系統利用了Turbo PMAC提供的運動(dòng)學(xué)計算功能，通過(guò)Turbo PMAC提供的段細分功能實(shí)現。給出機器人PLC控制系統的設計方案及I/O點(diǎn)分配與設計，可以實(shí)現整個(gè)機器人控制系統的安全可靠運行。
關(guān)鍵詞：并聯(lián)機器人 數控系統 組成方案
并聯(lián)機器人是新型自動(dòng)化加工設備，與傳統并聯(lián)數控機床相比，并聯(lián)機器人具有并聯(lián)在很大程度上解決了純并聯(lián)機床在作業(yè)空間小的限制，為并聯(lián)機床帶來(lái)了很大的發(fā)展空間。下面，談?wù)勗谶@方面的心得體會(huì )。
1 開(kāi)放式數控系統工作原理
本著(zhù)構建開(kāi)放式數控系統的思想，該數控系統的構建模式為“PC+Turbo PMAC”，PC機作為上位機主要完成管理工作，而數控的核心工作由下位機Turbo PMAC多軸運動(dòng)控制器完成。
并聯(lián)機床的控制比傳統機床的控制更為復雜。傳統數控系，每一臺設備都成為自動(dòng)化的“孤島”，對企業(yè)的網(wǎng)絡(luò )化和信息化發(fā)展是一個(gè)障礙;由于并聯(lián)機床具有結構簡(jiǎn)單，但數學(xué)模型復雜的特點(diǎn)，所以必須通過(guò)機構的逆運動(dòng)學(xué)進(jìn)行變換，將虛軸的規劃量轉換為實(shí)軸的控制量，該過(guò)程又稱(chēng)為虛實(shí)映射。
數控系統中的運動(dòng)控制器部分是系統的核心，它的功能將直接影響著(zhù)數控系統的基本功能。并聯(lián)機器人數控系統利用了Turbo PMAC提供的運動(dòng)學(xué)計算功能，通過(guò)Turbo PMAC提供的段細分功能實(shí)現。標準的數控程序可直接進(jìn)入Turbo PMAC中，只需要在Turbo PMAC中進(jìn)行簡(jiǎn)單的代碼轉換，就可以替換成Turbo PMAC指令格式，由Turbo PMAC自動(dòng)完成粗插補、運動(dòng)學(xué)變換和實(shí)軸電機控制。
2 數控系統硬件組成方案
控制系統采用“PC+Turbo PMAC”的開(kāi)放模式，形成以PC機為上位機、Turbo PMAC多軸控制卡為下位機的分布式控制。主要硬件模塊包括工控機、PMAC卡、I/O板、伺服驅動(dòng)和檢測、主軸驅動(dòng)等。I/0板連接到Turbo PMAC上，通過(guò)內置的PLC功能控制機器的輔助功能設備、主軸啟停、檢測機床限位、驅動(dòng)指示裝置和報警裝置、檢測控制面板輸入指令信號等。
3 系統硬件組成介紹
3.1 Turbo PMAC多軸運動(dòng)控制器
Turbo PMAC是美國Delta Tau公司在PMAC的基礎上推出的基于工業(yè)PC和Windows操作系統的開(kāi)放式多軸運動(dòng)控制器。Turbo PMAC既可單獨執行存儲于控制器內部的程序，也可執行運動(dòng)程序和PLC程序。
3.2 Turbo PMAC
PC工控機選用研華AWS-2848VTP作為數控系統上位機，完成數控系統的控制管理和任務(wù)調度功能。AWS-2848VTP是一體化工作站，集成了CPU卡、防水觸摸鍵盤(pán)和15″TFT液晶顯示器，14-SLOT底板包含PCI和ISA總線(xiàn)接口，鍵盤(pán)控制器可實(shí)現一體化鍵盤(pán)的管理和功能鍵的硬件編程定義，LCD控制器完成對一體化顯示器的驅動(dòng)和轉換。選用配置為：內存256 M、硬盤(pán)40 G、CPU-P4/1.8 G。
3.3 伺服系統
控制系統包含六套伺服驅動(dòng)系統，分別用于并聯(lián)機構的三組直線(xiàn)電機驅動(dòng)和工作臺的兩組交流伺服電機驅動(dòng)，均采用光柵尺進(jìn)行位置檢測。直線(xiàn)電機為T(mén)B3810-ES-A4-C0-TH，筒式結構，三相交流驅動(dòng)輸入，霍爾元件模擬換相，輸出推力為3 960/880/223 N。驅動(dòng)器為Copley 7426AC，霍爾元件換相檢測，單相AC220 V供電，三相驅動(dòng)輸出。交流伺服電機為GYS401DC2-T2，最大轉速3 000 rpm，三相交流輸入，功率0.4 kW;驅動(dòng)器為RYC401D3-VVT2，單相AC220 V供電，三相驅動(dòng)輸出。光柵尺型號為RGH22S30D15，分辨力0.1μm，有零位和雙極限檢測，直流5 V供電。通過(guò)Turbo PMAC的五個(gè)伺服控制通道，實(shí)現五組伺服系統的全閉環(huán)控制。
3.4 主軸系統
主軸系統包括變頻調速器和電主軸，變頻器為西門(mén)子MM440，功率2.2 kW，單相220 V供電，三相輸出，頻率范圍0～650 Hz;電主軸為80XD24C，最高轉速24 000 rpm，功率1 kW。利用Turbo PMAC的第7號伺服通道進(jìn)行變頻器的開(kāi)環(huán)控制，實(shí)現電主軸無(wú)級調速，以支持數控代碼中的主軸速度(S指令)和控制指令(M指令)。
P0006=1 顯示方式，運行準備時(shí)顯示設定頻率，運行時(shí)顯示實(shí)際輸出頻率;P0205=0恒轉矩應用;P0304=220電機額定電壓220 V;P0305=3.5電機額定電流3.5 A;P0307=1電機額定功率1 kW;P0310=400電機額定頻率400 Hz;P0311=24 000電機額定轉速24 000 rpm;P0700=2端子排數字端子輸入命令;P0701=1 選擇數字輸入1(DIN1)控制電機正轉/停止;P0756=0單極性0～10 V電壓輸入;P0757=0控制電壓0 V;P0758=0%基準頻率，即0 Hz;P0759=10控制電壓10 V;P0760=100%基準頻率，即400 Hz;P1000=2選擇模擬端子1(AIN1)進(jìn)行頻率設定;P1080=5電機最小頻率5 Hz(約300 rpm)，該值用來(lái)限制低速運行;P1082=400電機最大頻率400 Hz(24 000 rpm)，該值用來(lái)限制高速運行;P1300=0線(xiàn)性V/f控制;P2000=400基準頻率400 Hz。
3.5 I/O控制
實(shí)現I/O控制的ACC-34AA為外置32入/32出輸入輸出接口板，在每一位進(jìn)行單獨隔離，在輸入點(diǎn)有1 ms的RC濾波，連接到Turbo PMAC的JTHW端口上，與Turbo PMAC串行通訊，并具有奇偶校驗。通過(guò)Turbo PMAC內置的PLC功能控制機器的輔助功能設備、主軸啟停、驅動(dòng)指示裝置和報警裝置，檢測控制面板輸入信號等。
并聯(lián)機構運動(dòng)平臺由多桿支承，與串聯(lián)結構相比剛度大、結構穩定。并聯(lián)機器人廣泛應用于數控加工業(yè)，解決傳統并聯(lián)數控機床的不足。在伺服系統中主要使用了伺服電機作為驅動(dòng)器件，通過(guò)主軸系統來(lái)實(shí)現一般零件的加工，并給出機器人PLC控制系統的設計方案及I/O點(diǎn)分配與設計，可以實(shí)現整個(gè)機器人控制系統的安全可靠運行。
參考文獻
[1] 文立偉，路華，王永章，等.基于開(kāi)放式控制器的六軸數控系統的研究與開(kāi)發(fā)[J].機床與液壓，2003(3)：32-34.
[2] 蔣俊香.關(guān)于并聯(lián)機床分析設計的理論研究[J].科技創(chuàng )新與應用，2012(20)：6.
[3] 李研彪.新型6-PTS并聯(lián)機床的性能分析[D].秦皇島：燕山大學(xué)，2004.
[4] 王立平，汪勁松，張華.并聯(lián)機床數字化快速開(kāi)發(fā)平臺研究的意義[J].工具技術(shù)，2003(10)：3-7.
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