開放式數控系統的應用實例

因此，PMAC在世界各個行業得到了應用。在機床方面，已成功地應用於立式和卧式加工中心、銑床、車床、TURNING CENTERS、磨床、激光切割、電加工機床、沖床、水刀切割和木工機械等，如Viking CE無心外圓磨床、SZ-1000微孔鑽床、CMT-830八工位車床、Eagle NC光學鏡面加工磨床、機床改造等。在機器人方面，已應用於自動擦窗機器人、AP機器人、HECTOSPEC光線定位機器人、遙控系統的仿形手臂和近海石油鑽塔機器人等。其它方面應用如電子束平板印刷、高速膜纏繞機、台式注塑機、孕檢產品裝配線、TITANIC號、注塑機、精密飛行運動模擬器和無紡紡織機等。

在中國，PMAC目前主要應用在機床、機器人、測量、印刷、半導體、食品及通用自動化等方面，如噴塗和弧焊機器人(機械部自動化研究所)、重載機器人6軸虛擬機床(瀋陽自動化所)、激光成型/切割、水刀切割機、4/8軸管道焊接機、飛剪設備、等離子/火焰切割機、半導體加工設備等。隨著應用的深入，以PMAC為核心控制器的開放式數控系統將得到更加廣泛的應用。

限於篇幅，本講只介紹開放式數控系統在機床和機器人方面的應用。

2 Eagle NC光學鏡面加工磨床

Eagle是製造加工大工件的CNC移動式龍門加工中心的廠商。他們的目標市場是石油化工行業。為了充分發揮PMAC的功能，Eagle不斷嘗試新的應用並把它應用到自己的新產品中。

Eagle計劃用PMAC開發一種帶轉動刀具的立式磨削中心，用於光學反射鏡表面的硅基層的微米級的精密加工。這些加工表面的亞微米級加工進給速度將達到12.7mm/h，有些加工面的公稱直徑是1524mm。

為了在這種速度下保證所需精度和相應表面粗糙度，必須採用雙反饋的控制方法。用帶Delta Tau的12位減數插補器的正弦反饋裝置處理所有直線位置編碼器和旋轉速度編碼器的反饋。機床的主軸是雙電動機裝置，同時將Delta Tau帶PWM介面的Turbo PMAC2-PC與Delta Tau四路放大器相連，這樣就能實現Eagle所期望的最好的動態響應和控制帶寬。

與傳統的銑削、車削加工一樣，我們用一個五項多項式作為PMAC中存放的模板程序以產生這些光學鏡面的PVT軌跡，利用參數編譯功能將相應參數從數據文件中傳遞到模板程序中。

用於加工光學鏡面主軸轉速為18000r/min的切削刀具是一個具有複雜幾何形狀的金剛石磨輪。為了得到要求的表面精度，我們將在繪製刀具表面曲線的基礎上實現動態刀具補償，在每個磨輪修整后加工出一個樣塊，檢測樣塊並繪製出刀具表面輪廓圖，以生成動態刀具補償即期望的正常表面的矢量函數。實現了精確性、高速度和過程式控制制等方面的要求。

其硬體配置:PMAC2-PC(插入主機PC)、ACC51、12位插補器及帶參數化編程功能的PMAC-NC32。

3 CMT-83八工位車床

CMT-830車床有8個工位。當8個主軸同步運轉時，8個工位都在加工棒料工件，各工位加工完畢，轉塔轉位，把工件轉到下一個工位。8個坐標系各有一個主編碼器。

與其他機床要同時處理8個工件相比，正是因為CMT能同時加工8個工件而這8個工件可以採用不同的原材料，從而使其在眾多競爭產品中脫穎而出。對許多採用相同毛坯的工件產品轉換隻需在工作狀態下就可完成：當棒料毛坯需要轉換時，只需幾分鐘即可完成。這種靈活性使得CMT-830能經濟地進行短期、大批量的生產。

所有8個外部滑動部件的X軸和Z軸全部可編程。8個內部滑動部件同樣有兩軸可編程。可以選擇旋轉主軸、攻螺紋和下料工位等可選項來加強CMT-830的功能。

帶GE-90/70PLC和主CPU的4塊PMAC-VME裝在一個架子上。GE-90/70PLC控制所有過程，可協調主機與PMAC交互作用和過程總控I/O點。主機的圖形用戶界面由Win95中的GE-Cimplicity Running生成。轉塔每次轉位時，將每個坐標系的固定運動程序緩衝區裝入PMAC的緩衝區。主機可存放大量不同工件的標準G代碼程序。

PMAC可用DPRAM在多卡與主機間建立映射。這種功能與標準的RS274DG代碼編程相結合，使用一個公共時鐘和公共主基準，並在必要時運行外部觸發時基功能。

儘管需要修改代碼，但是可以在本應用中去掉GE-90/70 PLC，升級到PMAC新平台—帶Macro工作站的Turbo PMAC-UL。因為PMAC-UL可以為此機床提供可靠的控制結構，而且PWM介面也可以提供更寬的控制帶寬，即具有更好的刀具指令響應功能。選用 PMAC-UL、Macro和PWM放大器，具有潛在的好處:如可以減去PMAC-VME的費用，集中控制機床、增加控制帶寬等。

硬體配置:GE-90/70中4個PMAC-VME，主機PC中2個PMAC，ACC51，12位插補器及帶參數化編程功能的PMAC-NC32。

4 CNC精密橫磨附件

對要求速度快，能嚴格控制加工誤差的橫磨加工，CNC精密伺服橫磨附件將是最好的。用戶友好的彩色觸摸屏可以使安裝調試和操作輕鬆自如。主要優點:

精密橫磨軸運動解析度:0.1?m，重複精度0.25?m，由AC數字無刷伺服電動機和放大器、精密研磨滾珠絲杠帶無間隙反向螺母組件和60:1的諧波傳動裝置伺服驅動部件等組成。

滑台可進行小增量運動確保了精確補償和較高的磨削循環重複精度，可獲得所需的其它齒數比，具有開放的PC結構。

Intel PII處理器配有Delta Tau PMAC運動控制器、支持橫磨/縱磨的軟體和無心磨專用軟體。操作者友好的彩色觸屏，基於Windows的熟悉界面及操作者無需具備太多的計算機知識。

可與其它CNC選項和附件集成滿足了用戶的要求，適用於各種複雜的應用環境：硬碟上可存儲無數個零件程序以備後用，每個零件程序文件名可用50個字元加以描述：可橫磨。

支持磨削六步下料、上料、始磨、粗磨、半精磨、精磨，每一步的進給速度和停留時間都不同：可與Servo Reg Wheel一起使用，且每一步都設有不同的轉速：具有單循環方式/連續循環方式：可提供精確補償/近似補償和縱磨法：在預先設定的循環數之後，有修磨提示。

輸入精磨直徑和退刀直徑提供了精確補償和近似補償：可保存磨刃刃高和reg輪的角度：在預先設定的時間之後，有修磨提示：具有獨立封閉式控制器，可在現場進行改造：新、舊磨床都可安裝(為確保獲得最佳性能，在安裝該附件之前，可修理橫磨導軌)。

5 超精加工車床系統

設計目標是一台車床數控系統，控制精度要求微米級，能夠實現球面的車削，是我國國家重點實驗室的項目。通過PMACNC-PACK車床數控系統和一套NC軟體的動態連接庫，採用空心杯直流伺服電動機驅動。由於PMACNC-PACK車床系統是基於PMAC開發的開放式數控系統，軟體靈活性好，速度快，易於二次開發，適合於研究項目的二次開發。且PMAC的控制精度可達±1脈衝，可以實現微米級控制要求。

6 SCARA機器人控制

SCARA機器人是我國「863」計劃支持下研製的「QUICK MAN」系列機器人，該機器人的機械特性與PANSONIC HR50本體相似，只是電動機位置等的機械結構有所不同。SCARA機器人結構簡單，機械特性好，動作靈敏，多用於裝配作業中，特別適合小規格零件的插接裝配。

通過採用基於WINDOWS平台的PMAC-LITE四軸控制器對SCARA機器人進行控制實驗，取得了令人滿意的效果。