基于PMAC的開放式數(shù)控教學(xué)平臺(tái)的研究

孔琳

摘 要：數(shù)控技術(shù)是一門操作性很強(qiáng)的綜合性學(xué)科，涉及的學(xué)科領(lǐng)域較多，包括系統(tǒng)控制、工業(yè)設(shè)計(jì)、變頻調(diào)速等等，這對(duì)于學(xué)生的操作能力有著較高的要求。本文就開放式數(shù)控教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

關(guān)鍵詞：PMAC 開放式 數(shù)控教學(xué)平臺(tái)

數(shù)控技術(shù)已成為職業(yè)院校中一門重要的課程，但在教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用方面大多采用的是封閉式體系結(jié)構(gòu)，如FANUC、SIEMENS等。在此，筆者就開放式數(shù)控教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。

一、封閉式數(shù)控教學(xué)平臺(tái)的缺陷

一是數(shù)控教學(xué)平臺(tái)中的各個(gè)控制系統(tǒng)之間缺乏連貫?zāi)芰?，系統(tǒng)被分割成若干個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)，無(wú)法通過(guò)操作平臺(tái)將相關(guān)的技能訓(xùn)練有機(jī)地結(jié)合，對(duì)于系統(tǒng)設(shè)備的使用和維護(hù)也帶來(lái)諸多不便。

二是由于系統(tǒng)具有封閉性，所以在系統(tǒng)功能的修改和擴(kuò)充方面的難度較大，受到的局限較多，無(wú)法將專門的技術(shù)和工藝進(jìn)行集成，這對(duì)于產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力產(chǎn)生了一定的影響。

三是封閉式數(shù)控教學(xué)平臺(tái)需要使用專用的硬件和軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的兼容性較差，而且不利于系統(tǒng)功能的持續(xù)開發(fā)與升級(jí)。

二、PMAC運(yùn)動(dòng)控制器的功能

PMAC運(yùn)動(dòng)控制器采用了摩托羅拉公司的高性能數(shù)字信號(hào)處理器DSP56000作為CPU，是目前功能最為強(qiáng)大的控制器之一。同時(shí)，其本身具有很強(qiáng)的可操作性和靈活性，在同一臺(tái)主機(jī)系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的組合，通過(guò)一臺(tái)PC機(jī)最多可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)32根軸的控制。PMAC控制器也可以作為單獨(dú)的控制器使用，其獨(dú)特的大寬帶輸入特性是普通控制器的10～15倍，因此被廣泛地引用于數(shù)控機(jī)床、在線檢測(cè)、衛(wèi)星定位等領(lǐng)域中。PMAC控制器的應(yīng)用，為開放式數(shù)控教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)提供了機(jī)床功能、計(jì)時(shí)檢測(cè)等功能，同時(shí)也可以通過(guò)PMAC強(qiáng)大的控制和處理功能，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化管理。

開放性是PMAC最大的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一是硬件結(jié)構(gòu)的開放性。PMAC控制器具有很強(qiáng)的兼容性，可以適應(yīng)多種不同的硬件操作平臺(tái)，用戶可以根據(jù)功能需要開發(fā)自己的主機(jī)。同時(shí)，PMAC適用于所有的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式，也可以對(duì)各種檢測(cè)元件的結(jié)果實(shí)時(shí)反饋，對(duì)所有的坐標(biāo)信息、保護(hù)信息等向大部分用戶開放；在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面也較為靈活，不受硬件設(shè)備的限制，也可以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中融入多種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同電動(dòng)機(jī)的同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。第二是軟件結(jié)構(gòu)的開放性。PMAC支持各種不同的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，如C++、 VB、 VC等，同時(shí)也可以根據(jù)用戶的需求開發(fā)新的人機(jī)互動(dòng)界面。PMAC在機(jī)床語(yǔ)言方面具有的開放性是其最大的特點(diǎn)，用戶可以調(diào)用系統(tǒng)中已有的直線、樣條等模式，也可以根據(jù)教學(xué)需求，自定義G代碼、T代碼等，實(shí)現(xiàn)一個(gè)數(shù)控教學(xué)平臺(tái)環(huán)境下不同語(yǔ)言的運(yùn)行。

三、基于PMAC的開放式數(shù)控教學(xué)平臺(tái)

1.開放式數(shù)控的基本原理

傳統(tǒng)的數(shù)控教學(xué)平臺(tái)是封閉的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。這種數(shù)控系統(tǒng)雖然操作簡(jiǎn)單，但是不利于在系統(tǒng)中加入新的控制技術(shù)，功能擴(kuò)展的難度較大。隨著PMAC控制器逐漸被應(yīng)用，傳統(tǒng)的封閉式數(shù)控操作平臺(tái)的弊端顯得更加明顯，為了適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，需要對(duì)封閉式的數(shù)控教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)PMAC控制器的應(yīng)用，可以根據(jù)用戶的需求對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行重新配置，也可以實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程與控制過(guò)程的全程監(jiān)控，而且不需要重新配置硬件和軟件，使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的兼容性和開放性。PMAC控制器中應(yīng)用的PC硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)是一種基于開放性總線的系統(tǒng)，因此其具有模塊化、可嵌入的特點(diǎn)，為數(shù)控教學(xué)平臺(tái)的運(yùn)行和功能擴(kuò)展提供了保證。

2.數(shù)控教學(xué)平臺(tái)的組成

基于PMAC的數(shù)控教學(xué)平臺(tái)主要包括數(shù)控裝置、變頻調(diào)速主軸、三相異步電動(dòng)機(jī)、交流伺服單元等幾個(gè)部分組成，構(gòu)成以教學(xué)操作為主的機(jī)床控制平臺(tái)，系統(tǒng)框架組成如下圖所示。

3.數(shù)控教學(xué)平臺(tái)的功能

基于PMAC的開放式數(shù)控教學(xué)平臺(tái)，可以為學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握數(shù)控編程提供更大的空間，同時(shí)在數(shù)控系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試等方面能夠有效地提高學(xué)生的動(dòng)手能力。該平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，方便系統(tǒng)測(cè)試和運(yùn)行，同時(shí)可以模擬工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)的要求，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)控電子系統(tǒng)進(jìn)行安裝和調(diào)試，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘銘.基于PMAC的開放式數(shù)控教學(xué)平臺(tái)的研究[D].南京理工大學(xué)，2009（9）.

（作者單位：南陽(yáng)市高級(jí)技工學(xué)校）