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ADT-CNC4320运动控制器在车床系统中的应用实例

1.引言
数控车床是数字程序控制车床的简称,它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身,是国内使用量最大,覆盖面最广的一种数控机床。要学好数控车床理论和操作,就必须勤学苦练,从平面几何,三角函数,机械制图,普通车床的工艺和操作等方面打好基础。

众为兴数控技术有限公司是一家研发与应用运动控制技术产品的公司,自主研发了国内首款嵌入式运动控制器及配套系统软件,形成了以运动控制卡、运动控制器、步进电机和驱动器等为主的全系列的数控产品线,这些产品广泛应用于国防、科研、教学和工业等各个领域。

CNC4320控制系统是众为兴数控技术有限公司自主研发的CNC(Computer Numerical Controller)系列的一款。

整个CNC4320数控车床系统实物图如图1.1
ADT-CNC4320数控车床系统图1.1
图1.1 CNC4320数控车床系统实物图
1车床控制面板 2主轴 3刀架台 4车床车身 5两台CNC4320控制器 6刀架电机 7导轨

随着电子信息自动化技术的发展,为了提高生产效率,出现了数控车床的自动进给[3]即自动换料,自动送料技术,过去依靠人工换料、送料的时代已一去不复返。现在,主要依靠自动化传送料,原料传送的自动化减少了人为操作的失误,降低了危险性,使得生产过程更加简单方便,更加符合流水线式生产的现代化要求。
控制器硬件平台1.2
图1.2 控制器硬件平台

整个CNC4320车床数控系统,从广义的控制层次上来说可分为四大部分,驱动控制系统、主轴控制系统、刀架控制系统、辅助控制系统,它们都是以运动控制器CNC4320为核心部件组成的控制系统,互相联系又独立工作,组成了一个整体,即车床控制系统,两轴运动控制器硬件平台见图1.2所示。

(1)CNC4320两轴运动控制器采用嵌入式结构,其内部集成有ARM主CPU芯片。此ARM芯片的内核是ARM7TDMI内核,具有代码密度高并兼容16位的Thumb指令集,支持很多操作系统,包括Windows CE、Linux、Palm OS等特点。

(2)因为系统的运行会产生大量的变量,堆栈。ARM芯片内部集成有16K的SARAM,但是不能满足如此大容量的运行。所以在外部扩展了8M的SDRAM,用于程序运行,另外集成256M NANDFLASH,2MNORFLASH,用于重要的数据,程序的存储,还有一些易断电的,需要长期保存的系统参数刀具参数,补偿参数,机床参数以及数控加工程序。

(3)控制器内部集成有两轴运动控制芯片,内部集成有X,Y轴的插补控制模块,指令/解释/处理模块。当它接到主ARM芯片传来的控制指令后,会自动运行其指令,无须占用CPU。是一款能够同时控制2个伺服马达或步进马达的运动控制芯片。它以脉冲串形式输出,能对伺服马达或步进马达进行位置控制、插补驱动、速度控制等。在对第一个节点运动实行插补时, 可对第二节点运动连续写入数据。在这个过程中插补动作是连续运行, 而不需要中间作任何停顿。CPU数据总线长度可选8位/16位,补范围 各个轴-8388607~+8388607,补速度1~4MPPS。

(4)CPLD主要用于对图像,速度,位置等信息的采集、控制、存储。
该控制器采用320*240点阵式液晶+按键屏,32位嵌入式CPU,超大规模FPGA编程,运用实时多任务控制技术实现m级精度运动控制。X、Z二轴联动、USB和RS232通讯方式,支持CNC与PC,系统软件可通讯升级。
其技术规格如表1-a所示:
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