万方数据万方数据、麓；I侧嚣号苌尝蔫屿一精骥}|热穹出、型≮y1一rcstn号乎1a=arcsin堂≠!．／寸√’7娥谤^＼／，／／2管线加工过程数学模型+￡_龋器k1系统硬件组成点的距离，s为主管固定端距两管相交点的距离m／系结构的数控系统，通过软件的创新实现高性能数控加工技术的突破是有效的解决途径D”]。管贯线加工数控技术属于现代运动控制技术，是计算机技术、传感技术、电力电子技术和机械工程技术等的集成与综合，是对机械传动等进行运动位置、运动轨迹和各种运动参数进行实时控制和管理“]。本文针对传统运动控制系统各种不足，运用开放式运动控制技术，研究与开发管贯线加工控制系统。不同类型的开放式运动控制系统有不同的硬件体系结构。综合比较当前几种典型控制系统的优缺点及可实现性，本文采用由MotionIPc构成的开放式系统。其硬件平台的体系结构如图1所示。这种硬件体系采用了模块化、层次化的结构，并向外提供统一的规范接口，具备了开放性特点。童产t、系统采用的运动控制卡是研华公司生产的三轴高速步进电动机驱动卡PcL一839+，其硬件由集成的3路单片脉冲发生器、功能控制与译码芯片，16路带光电隔离且兼容TTL电平的I／O通道，脉冲及转向信号输出与开关输入的光耦隔离电路等构成。PcL一839+卡硬件构成如图2所示。PcL一839+卡能自动计算斜线、圆弧与圆的三轴运动规律。为了实现斜线和圆弧的运动，此卡通过计算各轴的速度和步长的变化规律，使用户指定的二轴同时进行复合运动，就能形成斜线或圆弧轨迹插补[5]。执行机构为双杰公司生产的高精度三相步进电动机以及与之相匹配的细分驱动器。驱动器需要的控制信号主要是来自步进电动机控制卡发出的脉冲和方向信号。此外还有控制信号电源输入(+5以两圆管相贯的一般情况为例描述数学模型的建立过程o]。图3表示两圆管相贯的一般情况。图中R是主管半径，r是支管半径，F是支管对主管的偏角，。是支管和主管的偏心量，P是相贯线上任意点，a是主管的转动角，卢是支管的转动角，z为管贯线上P点距支管固定端的距离，L为支管固定端距两管相交为P点距主管固定端的距离。前半周相贯线中后半周相贯线中所以支管上切割线长度为，一坚i!匡!!!±垦!!墼式中L坤、LnE、L￡P——D尸、DE、EP的长度主管上切割长度为农业机械学报Card+带光电隔离的接口扳lI图1系统硬件框图和地(GND)。PCL一839+控制卡硬件框图fRsin口一rcos卢+FfRsin口一rcos|9一ef一工一L坤一工一三傩～工口=7年control显示器l【串口l【井口IPa主cPu、软件程序cⅥ)设备v)线地址译码器选择译码控制器数字I，o模块开关量i号输入图2Diag‘am“PCL一839+control图3两圜管相贯示意图FIgoftheconmcti“gbetw∞n“sin疗(2)(3)缓冲嚣1582O0附加Fig．1Diagramofthehardwaresystem总中断Fig．2card3SketchschemetwOpipe5PC口0trace万方数据⋯⋯■，却is+上僦十L职=s+!詈警十!：嚣擎一s+麴逢哗雩篓艘f叫t。“I一6(o<f<n一1)l翩wi矗ows忿vl。该系统鳃控裁方式采嚣上德甑器读写攥终，控魏愆毛一839+静辕出，褰蘧竞玻筵动控制卡发送运动指令，配合管件的转动实现管贯3系统较舜宴瑷寇、劳数设定。⑦运行命令：运行(高速、低速、加减度、模式、脉冲数目等。PcL一839十把所选择的命令人机界面(HMI)的生要功能在于提供用户与式中厶≈、厶Ⅸ——cE、EK的长度式(3)、(4)中n在前半周用斌(1)代替。后半周中蘼式(2)代替。要利用步进电勘槐实现管贯线壤捌，式(3)、(4)还嚣要{筝耀应变形，采露增量静裘暴方法确定下一切割点的位置装枣一鸯离簸纯纛数。编程实嚣童速效学模型，势褥X辅增量数据换葬成步进电动机运动脉冲数，向运线切割复合运动。3．1上下位机通信及动态链接席开发系统选用的扦发平台是美嘲NI公司开发的32饿面向{卡算机测控领域盼软件齐发乎蠹IPC+下位机运动控制卡模式，下位机运动控制卡PCL一839+提供了丰富的软件功能，可直接调用提供的函数实现复杂的运行控制。命令秘函数的种类童囊有：@裙始谖嚣：搂式设寇、添遘设定，逮震疆蘧)、停止、循环、减速、减速停止、输入输出、等待。⑤功能命令；直线与斜线运动、圆弧运动、圆周运动、邋霹骧点。④状态愈令：状态捡豢。该卡还提供了C语言函数嚣文{争L强839cX。LIB与头文件PCL839．H，将这两个库函数加入剥工襁文件中．再擞成动态库文件PcL839．DLL，井加入工程文件，裁霹以调用运动控制卡PcL一83§十瓣拄秘丞敦实褒诞韵控裁功麓。劳进电动撬静臻涮信号主要是由上使机动态调用PcL一839