基于PMAC的四轴纤维缠绕机数控系统设计.pdf

维普资讯 学兔兔 基于PMAC的四轴纤维缠绕机数控系统设计 口 王志辉 口 郑 强 武汉理工大学机电工程学院 武汉 430070 摘 要：介绍了以PMAC运动控制器为核心的四轴纤维缠绕机开放式数控系统，重点阐述了数控系统的硬件构成和 系统应用软件的设计结构。该数控系统具有良好的扩展性和移植性。 关键词：纤维缠绕 PMAC 开放式数控系统 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1000～4998(2008)06—0026—03 纤维缠绕机是复合材料成型的关键设备。纤维缠 向的旋转运动(C向)，小车沿导轨作平行于主轴轴线 绕机多采用专用数控系统，专用数控系统由于采用封 (z向)的往复运动 ，伸臂位于小车车体上作垂直于主 闭式结构，软硬件一一对应 ，因而系统的扩展性弱、灵 轴轴线( 向)的往复运动 ，丝嘴安装于伸臂的前端，作 活性差，很难将企业的专用技术、工艺经验集成到控制 围绕 轴(A向)的旋转运动。 系统中去，且成本较高，数控系统的很多功能闲置，造 成浪费。目前 ，开放式数控系统以其具有可移植性、互 操作性、可扩展性、可重用性等优点已成为当今数控系 统一个重要的发展方向，PMAC是当前开放式运动控 制器的突出代表，它是美国Delta Tau公司开发的可编 程多轴运动控制器。PMAC硬件的开放性适用于多总 线结构、不同伺服系统以及不同的检测元件；软件上 PMAC拥有开放的函数库可供用户在 Windows平台上 方便地利用 VB、VC等编程软件 自行开发构造所需的 控制系统。 本课题应用具有良好开放性的 PMAC运动控制器 开发四轴纤维缠绕机数控系统，实现纤维缠绕的自动 化。系统硬件结构简单，可靠性和实时性高；软件开发 2 数控系统硬件构成 基于 Windows平台，采用模块化结构，功能易于扩展， 开发周期短。该套系统是目前 NC嵌入 PC结构的开放 如图2所示，控制系统主要由研华工控机、PMAC2 式数控系统的典型模式，可以替代纤维缠绕机中的专 PCI Lite运动控制器及扩展附件、交流伺服系统、辅助 用数控系统，为快速开发纤维缠绕机数控系统提供了 装置等组成。采用上、下位机形式，上位机 IPC完成系 一 条有效途径。 统级的任务，下位机 PMAC完成对小车、丝嘴和芯模的 运动轨迹控制，包括插补运算、曲线轨迹计算、螺距补 1 四轴联动数控纤维缠绕机简介 偿等工作，并由下位机的分立器件输出控制信号，实时 纤维缠绕机在缠绕过程中控制好各轴的速比、缠 控制电机的位置和速度。 绕纱线的张力、纱线的含胶量等参数，缠绕机就会按照 PMAC使用 OPT一2通信器件 ，采用 DPRAM(双端 设定好的缠绕曲线和缠绕速度运行 ，使纤维按一定的 口 RAM)与 IPC进行 快速数 据通信 和命令 通信 。 线型绕制在与制品形状一样的芯模上。缠绕机为满足 DPRAM用来存储 PMAC和 IPC需要同时访问和共享 缠绕轨迹和缠绕角的特殊要求 ，其控制系统需控制回 的信息，实现 IPC和 PMAC之间的高速不需“握手”的 转主轴(c轴)与其它坐标一起进行插补运算，这样缠 数