哈爾濱中天數(shù)控工具有限責(zé)任公司
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摘要: 闡述了數(shù)控系統(tǒng)手輪功能的相關(guān)知識(shí)。提出一種基于 VB 和 PMAC 實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)手輪控制功能的方法。利用 VB編寫手輪功能上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)手輪數(shù)據(jù)的獲取與處理; 通過 PMAC 控制各軸的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的手輪控制功能，并給出關(guān)鍵的程序代碼。編制的程序代碼具有通用性和可移植性，并已在自主研發(fā)的基于 PMAC 的數(shù)控加工中心VNCZT-545上成功應(yīng)用。
關(guān)鍵詞: PMAC; 手輪功能; VB
PMAC 多軸運(yùn)動(dòng)控制板是由 Delta Tau 公司推出的低成本高精度多軸控制板，是工業(yè)領(lǐng)域最常用的運(yùn)動(dòng)控制板之一，廣泛應(yīng)用于各數(shù)控系統(tǒng)中［1］。手輪功能在機(jī)床使用中占有很重要的位置，工件對(duì)刀、各軸微動(dòng)控制都需要用到手輪。手輪功能的實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)在于手輪和被控軸運(yùn)動(dòng)的跟隨性，跟隨性可分為兩個(gè)方面: 移動(dòng)距離和移動(dòng)速度。
文中提出一種基于 VB 和PMAC 實(shí)現(xiàn)手輪控制功能的方法。
1 、硬件結(jié)構(gòu)
以自主研發(fā)的基于 PMAC 的數(shù)控加工中心系統(tǒng)VNCZT-545 為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，手輪為控制機(jī)構(gòu)，工控機(jī)為處理中樞，實(shí)現(xiàn)加工中心與手輪的運(yùn)動(dòng)跟隨。系統(tǒng)硬件連接如圖 1 所示。
圖 1 系統(tǒng)硬件連接
手輪通過串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦た貦C(jī)上，由工控機(jī)上的用 VB 語言編寫的上位機(jī)軟件 ( 以后簡(jiǎn)稱 VB 軟件) 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將處理后的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線傳輸給 PMAC 運(yùn)動(dòng)控制卡，最終驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床相應(yīng)軸的運(yùn)動(dòng)。
2 、手輪數(shù)據(jù)設(shè)定
手輪通過串口發(fā)送給工控機(jī)的指令，由 VB 軟件存儲(chǔ)在相應(yīng)的變量中，手輪與 VB 軟件的通信協(xié)議見表 1，DTC-32IN 端口配置見表 2。
表 1 手輪通信協(xié)議
手輪通過串口與上位機(jī)相連接并實(shí)現(xiàn)通信。手輪相當(dāng)于一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，旋轉(zhuǎn)手輪即可發(fā)出連續(xù)的 8位十六進(jìn)制數(shù) A，每一個(gè)手輪位置都有獨(dú)立的位置數(shù)A。上位機(jī)接收到當(dāng)前手輪位置 A1之后，將其與上一次的位置 A0做差，得到差值 Δ。若 Δ ＞ 0 則代表手輪正轉(zhuǎn)，若 Δ ＜ 0 則代表手輪反轉(zhuǎn)，然后將 | Δ | 作為手輪移動(dòng)距離。
3 、VB 軟件設(shè)計(jì)
在軟件界面可以實(shí)時(shí)顯示 X、Y、Z 三個(gè)坐標(biāo)軸的當(dāng)前位置、手輪當(dāng)前位置、手輪旋轉(zhuǎn)量、手輪倍率、手輪旋轉(zhuǎn)速度。
通過 Jog + 可實(shí)現(xiàn)選中軸的點(diǎn)動(dòng)正轉(zhuǎn)控制，Jog －實(shí)現(xiàn)選中軸的點(diǎn)動(dòng)反轉(zhuǎn)控制，Stop 可使選中軸停轉(zhuǎn)，Home 可實(shí)現(xiàn)選中軸的回零操作。VB軟件界面如圖 2所示。
圖 2 VB 軟件界面
VB 軟件具體運(yùn)行過程如下:在 VB 軟件中，通過命令 return_value = Pmac Ge-tＲesponse A( Device Number，response，255，" #1 p" ) 實(shí)現(xiàn)軸的選擇; 通過給字符串變量 bl賦值，實(shí)現(xiàn)倍率的控制，即: bl= Mag · Δ; 通 過 命 令 return _ value =Pmac GetＲesponse A( 0，response，2，" #" + Str( n) + "j: － " ＆ bl) 實(shí)現(xiàn)選定軸的輪動(dòng)。軟件流程如圖 3 所示。
圖 3 VB 軟件流程圖
程序關(guān)鍵部分源代碼:
4 、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
將上述手輪系統(tǒng)按圖 1 所示結(jié)構(gòu)接線后，成功實(shí)現(xiàn)手輪的位置跟隨和速度跟隨。在圖 2 所示的軟件界面中，實(shí)現(xiàn)了 X、Y、Z 三個(gè)坐標(biāo)軸位置、手輪當(dāng)前位置、手輪旋轉(zhuǎn)量、手輪倍率和手輪旋轉(zhuǎn)速度的實(shí)時(shí)顯示。通過對(duì)比機(jī)床位置實(shí)際位置和軟件顯示位置，數(shù)據(jù)一致，說明位置跟隨準(zhǔn)確。機(jī)床運(yùn)行中無竄動(dòng)，說明速度跟隨平穩(wěn)。至此數(shù)控機(jī)床手輪功能的實(shí)現(xiàn)收到了良好的效果。
5 、結(jié)論
數(shù)控機(jī)床手輪功能的實(shí)現(xiàn)，是數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)。文中詳細(xì)論述了利用 VB 軟件和PAMC 運(yùn)動(dòng)控制卡作為控制中樞，實(shí)現(xiàn)手輪運(yùn)動(dòng)和速度跟隨的方法，并通過實(shí)驗(yàn)論證了方法的有效性。
來源：天津職業(yè)技術(shù)師范 天津光電安辰信息 作者：岳剛 鄧三鵬 孫奇涵 曹川川 程貝貝
