基于运动控制卡的开放式数控系统研究本科毕业设计论文Word文档格式.docx

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Abstract

NowadaysthecharacteristicofopennessoftheCNCsystemsisbecomingoneofthemostimportantdirectionsofCNCdevelopment.TheresearchofopennessintotheCNCsystemsaimstobuildamodular,reconfigurableandexpandablearchitectureofCNCsystemstoimprovethesystem’sflexibilityandtoenablethere-developmentofthesystems.Asaresult,theCNCsystemscanrespondtothemarketquicklyandeconomically.

BasedonthegeneralsituationaboutNCsystemdevelopment,itpresentsthearchitectureofopeningNC-embeddedPCsystem.Itintroducesthehardwareandsoftwareinthissystem.TheCNCsystem,whichisakindofcontrolsystembasedonPChardwareplatform,iscategorizedaccordingtothedifferentfunctionsofPCinthesystem.Theopeningstylecomputerizednumericalcontrolsystemcanbedividedintothreeformsaccordingtotheirstructure:

NCembeddedPCstructure,PCembeddedNCstructureandthewholesoftwaremodel.AftertheanalysisoftheadvantagesanddisadvantagesofthesetypesofCNCsystems,thestudyfocusesontheopeningNCembeddedPCsystem’shardwareandsoftware.ByanalyzingtheoverallcontroloftheCNC,theauthordesignsthegeneralsystemblockdiagramanddevelopsthecontrolinterfaceoftheNCsystembyVB

Keywords:

Computerizednumericalcontrol（CNC）system;

Opening;

NCembeddedPC;

Motioncontrolcard;

Hardware;

Software

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；

学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；

学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；

在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

导师签名：

日期：

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

第一章绪论

数控技术作为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，已成为先进制造技术的重要组成部分，是发展现代集成制造和智能制造的主体技术，是当今各种先进制造系统的基础和前提条件。

数控系统是数控技术的核心，也是数控发展的关键技术，其功能强弱、性能优劣直接影响着数控设备的加工质量和效能发挥，对整个制造系统的集成控制、高效运行、更新发展都具有至关重要的作业。

因此，数控系统技不仅作为数控发展的先导技术，而且作为制造业的基础性战略技术，越来越得到世界各国的高度重视和大力发展。

1.1数控系统的发展

1.开放结构的发展[1]

自从1952年美国马省理工学院研制出第一台试验性数控系统以来，数控技术发展十分迅速，从电子管数控、晶体管数控、中小规模IC数控，到小型计算机数控、微处理数控，再到基于个人PC机数控，已有50余年的历史了。

它综合了计算机、通信、微电子、自动控制、传感测试、机械制造等多门技术，数控系统从性能到可靠性都得到了根本性的提高。

PC的引入，不仅微CNC提供了十分坚实的硬件资源和及其丰富的软件资源，更为CNC开放化提供了基础。

2.伺服驱动系统的发展

伺服技术是数控系统的重要组成部分，它的电动机、电路及检测装置等的技术水平都有极大的提高。

电动机由早期采用步进电动机和液压扭矩放大器，到采用液压伺服系统、小惯量直流伺服电动机、大惯量直流伺服电动机、交流伺服电动机以及近来出现的数字伺服系统。

与通常的模拟伺服系统相比，数字伺服系统的脉冲当量从1um减小到0.1um，进给速度仍能达到10m/min。

组成伺服驱动电路的位置、速度和电流控制环节部分实现数字化，甚至以单片微机或高速数字信号处理器为硬件基础，进行全数字化控制，与CNC系统的计算进行双向通信联系，就避免了零点漂移，提高了位置与速度控制的精度和稳定性。

3.CNC系统的连网

数控系统从控制单台机床到控制多台机床的分级式控制需要网络进行通信；

网络的主要任务是进行通信，共享信息。

这种通信通常分为三级：

工场管理级、车间单元控制级和现场设备级。

其中，现场总线是面向工场底层自动化及信息集成的数字网络技术，它集现场设备的远程控制、参数化机故障诊断为一体。

由于现场总线具有开放性、互操作性、互换性、可集成性，因此是实现数控系统设备层信息集成的关键技术，对提高生产效率、降低生产成本非常重要。

4.数控机床结构的发展

数控机床的主运动部件不断向高速化方向发展，除采用直流调速电动机和交流变频调速电动机驱动主轴部件，以提高主运动的速度和调速范围，并缩短传动链外，近来更有采用电主轴，将主轴部件做在电动机转子上，从而大大提高了主轴转速和减少了机械传动惯量，主轴转速最高可达30000-100000r/min，而且仅用1.8s即可从零转速升到最高转速。

1.2数控系统的组成和工作原理

1.2.1数控系统的组成

机床数控系统主要由几个部分组成：

零件加工程序的输入、数据处理、插补计算和伺服机构的控制。

应用计算机的数控机床是综合了现代计算机技术、自动控制技术、传感器和测试技术、机械制造技术等领域的最新成就发展起来的，它使得机械加工达到了更高的水平。

计算机数控系统主要由硬件和软件两大部分组成。

系统控制软件配合系统硬件合理的组织、管理数控系统的输入、数据处理、插补和输出信息与控制执行部件，使数控机床按照操作者的要求，有条不絮的进行加工。

软件的组成如图1-1所示[2]：

零件程序的输入输出

管理软件显示

诊断

系统软件译码

刀具补偿

控制软件速度控制

插补运算

位置控制

图1-1CNC系统软件的组成

1.2.2数控系统的工作原理

1.输入

输入CNC控制器的通常有零件加工程序、机床参数和刀具补偿参数。

CNC输入工作方式有存储方式和NC方式。

存储方式是将整个零件程序一次全部输入到CNC内部存储器中，加工时再从存储器中把一个一个程序调出；

NC方式是CNC一边输入一边加工的方式，即在前一程序加工时，输入后一个程序的内容。

2.译码

译码是以零件程序的一个程序段为单位进行处理，把其中零件的轮廓信息（起点、终点、直线和圆弧等），加工速度信息（F代码）和其它辅助信息（M、S、T等代码）按照一定的语法规则解释成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专业区域。

编译过程中还有进行语法检测，发现错误立即报警。

3.刀具补