基于嵌入式软PLC技术的运动控制功能块的研究

嵌入式软PLC技术在以传统PLC技术、嵌入式系统及软PLC技术为基础发展而来。针对不同的运动控制器所需的编程语言不同的问题,深入研究了嵌入式软PLC技术和PLCopen准则,以广州创龙公司的omapl138开发板为硬件平台,移植基于Codesys SP为内核的操作系统,并以圆弧插补算法作为运动控制功能块的研究对象,实现了符合PLCopen规范的多轴运动控制功能块的开发。在Matlab软件中完成对功能块的仿真验证,并将功能块下载到不同运动平台上。结果表明,功能块执行正确,符合设计要求,具有良好的兼容性。     

肘杆式压力机数控系统的研发

分析了肘杆式压力机的非线性运动特性与数字控制的要求及优点.比较了常用控制方式的优缺点,得出了肘杆式锻压机的控制图,并用PMAC运动控制器和工控机实现了锻压机的控制.该数控系统的上位机软件包括控制系统软件和编程系统软件.控制系统软件包含手动控制、在线仿真加工、实时加工和周边接口控制等模块,而编程系统内包含机构管理、模具管理、加工曲线管理和其它管理等模块.该系统目前在肘杆式伺服压力机KS630上使用.     

基于S7-300 PLC的真空退火炉控制系统设计

针对真空退火炉容积大、温控精度高和多温区差异性小的特点,提出了一种基于S7-300 PLC、PROFINET工业以太网总线、双冗余监控计算机的退火炉控制系统。采用PLC编程软件的闭环连续PID控制器FB41功能块实现了9段炉体恒温控制。通过组态王6.55软件编写的上位监控系统,实现了现场工况监控、趋势曲线显示和数据存储等功能。利用WinCC flexible软件开发了现场触摸屏控制程序,通过工业以太网与上位工控机通讯。生产应用效果表明,控制系统在控温精度和多温区恒温性方面效果显著。     

基于CANopen总线的弯管机多轴运动控制系统设计与实现

以弯管机多运动轴机械系统为基础,采用ESTUN运动控制器+MCGS触摸屏的硬件配置,在VTB集成编程环境下,为实现基于CANopen总线的多轴交流伺服系统控制,对单轴定位运动控制实现路径进行了详细的设计。为实现弯管C轴与送料Y轴在弯管工序下的同步协调运动,提出了速度主从同步控制与伺服驱动器转矩限制相结合的控制方案,达到了弯管时Y轴主动送料与被动送料的自适应调整。工程应用结果表明:该系统工作可靠、性能良好,经济性佳。     

六自由度并联平台多轴运动控制系统设计

为了提高大型和异形零部件的装配效率和装配精度,设计了六自由度并联平台多轴控制系统。通过控制6个电动缸的伸缩变化,实现动平台在空间6个自由度的运动。选用倍福C6015-0010型控制器作为整个系统的控制核心,使用TwinCAT控件实现工控机与运动控制器及数控系统的通信。可以实现控制系统的方位角、俯仰角和横滚角精度达到±0.01°,垂直、纵向及侧向线位移精度达到±0.1 mm。     

手轮同步运动在SIMOTION D435中的实现

论述了如何在以SIMOTION D435为控制器的机床中通过手轮来控制各个轴的运动,在该运动控制当中,手轮作为同步运动的主轴,各个进给轴作为从轴。该控制方法的实现需要2个步骤:首先,手轮的硬件设计,包括手轮与控制器的硬件连接和手轮在软件上的硬件配置两部分;其次,手轮的软件设计,包括同步指令的使用和同步程序的设计两部分。该控制方法在生产调试当中取得了很好的控制效果。     

大型真空铝钎焊炉控制系统

介绍了大型真空铝钎焊炉控制系统的开发.该控制系统所实现的功能主要是温度控制和逻辑控制,要求的控制点数多,各个被控对象互相关联.控制系统核心为可编程序控制器.用CX-Programmer软件编程的方法来实现对各个机械系统的控制和设置各种保护功能.可编程序控制器具有灵活方便、易于维护的优点.最终调试结果和真空炉投入使用后的状态表明,该控制系统不但可以达到控制目标,还可以保证设备长期无故障运行.     

快走丝复杂曲面线切割伺服系统设计

采用工件运动的方式进行复杂曲面线切割加工是个很好的选择,而对工件的三维空间定位伺服机构的精确控制是进行零件加工的关键.以研制的三轴联动高精度数控转摆摆工作台为基础,提出了基于多轴运动控制器(PMAC)的五轴联动线切割机床伺服控制系统.介绍了机床的总体结构和PMAC卡的PID控制算法.控制环节采用底层开发的开放伺服PID控制策略,利用PMAC TURNING软件对转摆摆工作台各轴的PID参数进行了调节并获得了合理数据.试验表明工作台获得了较好的稳态特性和动态特性,实现了工作台的精确位置伺服控制.为实现高精度复杂曲面线切割加工提供了有力支持.也为研制复杂曲面电火花线切割智能制造系统奠定了基础.     

基于ARM的焊接机器人示教控制系统设计

设计了一种基于ARM的焊接机器人示教控制系统,介绍了该控制系统的硬件电路组成与软件实现流程。以ARM11系列S3C6410为主控芯片,在该核心控制器上扩展了CAN2.0通讯接口以及RS232通讯接口,通过CAN2.0与步进电机控制器通讯实现XYZ-R轴运动控制。使用MFC智能设备应用程序创建相关按钮控件、编辑控件设计人机交互界面。控制系统的人机交互界面、操作界面简单实用。采用val语言制定再现编程指令,可对焊缝轨迹进行焊接示教。通过搭建焊接仿真实验平台,进行示教再现测试实验,证明该控制系统能满足复杂的焊缝轨迹的焊接,同时该操作系统操作简便,性能稳定。     

基于EtherCAT网络的三轴伺服控制系统设计

文章以实时以太网EtherCAT技术为基础构建网络结构,组建了一个三轴并联高性能伺服控制系统.硬件设计方面选用了施耐德Ser系列伺服电机和Lexium17D系列伺服驱动器,以及德国倍福公司的ET1100设备系列的运动控制器.软件方面使用Unilink和TwinCat提供运动控制程序运行平台.此系统实时性好、组网简单,可用于复杂加工控制领域中的高性能三轴联动伺服控制.     

五轴微型数控铣床结构设计与控制系统研究

根据高等院校学生实践实验要求,设计了教学型五轴联动微型数控铣床。该铣床采用摆头转台式机械结构,能够实现三维空间内的移动以及A轴和B轴的转动,实现五轴联动的设计理念。并在此基础上开发了基于ARM的五轴联动微型数控铣床的运动控制系统。该数控系统采用"PC+ARM单片机"模式设计,上位机利用Delphi编程软件实现NC文档编译、刀具补偿计算及与下位机的通信功能,下位机是以STM32芯片为核心的ARM单片机构成,主要实现与上位机的通讯、插补计算及对电机的位置控制等功能。由于该数控系统稳定性高、安全可靠性强及性价比高,因此非常适合高校学生实验。     

一种基于PC全软件多轴运动控制器的实现和测试

提出了一种基于PC全软件多轴运动控制器,对其构架做了阐述,并对其性能做了测试分析。该控制器成功应用于串联六轴机器人的控制,表现性能指标可与国外产品相比。该控制器的硬件采用通用PC和基于FPGA核心的PCI板卡。轨迹计算和G代码解释全部在PC上用软件实现。PCI板卡仅用于数据缓存、简单逻辑转换和时序控制。     

虚拟控制器仿真在五轴机床加工中的应用北大核心

文章以数控机床的五轴加工为研究对象,采用虚拟控制器仿真的方法对机床加工过程进行仿真。通过在计算机内安装控制系统内核软件,将与实际控制系统完全相同的虚拟NC控制器植入仿真系统。CAM系统与虚拟NC控制系统进行通信,实现控制系统驱动的加工仿真。虚拟控制器仿真完全避免了由于错误代码所导致的机床碰撞、过切等问题,减少了经济损失。同时能精确的预估加工时间,从而提高了设备利用效率。     

目标动态模拟器的五轴运动系统研究与设计

针对空间目标动态光学特性模拟器,设计并实现一套完整的多轴运动控制系统,满足模拟器对各轴低速运动下的平稳性与控制精度要求。采用5个电机分别与减速器相联驱动各输出轴以模拟太阳和空间目标的运动,基于运动控制器TurboPMAC2采用PID+陷波滤波器算法实现各轴独立运动和多轴联动控制,在实际构建的系统上通过最优参数配置验证算法的有效性和系统的可靠性。实验结果表明,五轴同步在1°/s的低速运行状态下速度控制精度均优于0.05°/s,角位置重复定位精度0.008°,充分满足各项运动功能和性能指标要求。为空间目标动态光学特性模拟器的研制提供了重要的技术支撑,促进空间目标探测的理论研究、技术认知和应用扩展。     

基于USB总线的多轴运动控制器研究

文章研究了一种在PC计算机Windows操作系统下基于USB总线的多轴运动控制器。定义了基于USB总线的运动控制数据传输协议——USBmc（USB for motion control），详细叙述了协议的数据包格式和启动过程。文章给出了运动控制器系统的总体构架、硬件组成及软件实现方法。运动控制器系统还为用户提供运动控制函数库，用户在此基础上易于实现特定的运动控制要求。该运动控制器现已开发成功并交付用户使用。     

基于IEC61131 3标准的多轴联动伺服电机运动控制的研究

针对多轴联动伺服电机的运动控制进行研究。分析CoDeSys软件的结构框架和主要功能,对多轴联动的直线运动控制进行建模,基于IEC61131-3标准,在软件中采用ST与CFC结合的编程方式,将输入的合速度分解到各个运动坐标轴,实现多轴联动伺服电机的运动控制,并设计一款便于用户监控和操作运行设备的可视化界面,为在运动控制器中设计基于IEC61131-3标准的伺服电机多轴直线联动程序提供了解决方案与可扩展的平台。     

五轴联动机床的轨迹控制研究

在分析了目前的数控加工自动编程系统后,提出了一种以仿真实现五轴联动机床轨迹控制的新方法.该方法首先从提取加工路径信息入手,建立了仿真所需要的驱动函数.然后在ADAMS平台上,从加工起点发起仿真运动.加工过程仿真产生的各轴运动参数信息,直接为五轴联动机床的数控编程提供了控制依据.一个圆柱凸轮加工仿真的实例证明,用仿真结果替代传统控制算法,使得五轴联动机床的数控编程变得更加容易和快捷.该方法同样适合解决其它多轴联动设备的轨迹控制.     

基于STM32+FPGA的多轴运动控制器的设计

运动控制器是数控机床、高端机器人等自动化设备控制系统的核心。为保证控制器的实用性、实时性和稳定性,提出一种以STM32为主控制器、FPGA为辅助控制器的多轴运动控制器设计方案。给出了运动控制器的硬件电路设计,将S形加减速算法融入运动控制器,提高了控制精度,可有效避免过冲、振荡等现象的发生。在三维点胶机平台上对运动控制器的性能进行了测试,结果表明：点胶机各轴能按照设定的轨迹运动,运行平稳且实时性高,具备良好的应用前景。     

多机器人柔性焊接的主从协调运动控制系统设计

针对机器人柔性焊接领域,设计实现了一种多机器人主从协调运动控制系统.该系统采用集中控制架构和周期同步位置模式,基于通用的多机器人主从协调运动控制算法,完成从动机器人的协调运动目标矩阵计算,并设计了机器人控制器的主从协调运动控制流程及相应的编程指令集,最后采用4台凯尔达KR1440机器人组成多机器人柔性焊接系统,通过典型主从协调焊接任务的示教编程再现试验,实现了多机器人主从状态的在线切换功能,验证了多机器人主从协调运动控制系统的有效性,为进一步提高机器人焊接系统的柔性水平提供了技术基础.     

CPLD在3-DOF并联机器人运动控制中的应用

分析三自由度平移并联机器人的运动模型,在此基础上设计该并联机器人的运动控制系统,控制系统采用PC机为上位机、DSP运动控制器为下位机的双CPU硬件结构的分级控制方式,上位机负责整个系统管理、轨迹生成等,下位机则实现对各个关节的插补运算和伺服控制,控制系统以交流伺服电机来驱动并联机器人,采用基于CPLD的脉冲发生电路来控制伺服电机,从而控制整个并联机器人的运动,并运用相应的软件进行仿真.