基于 PMAC 的数控系统手轮功能研究
2017-12-8 来源：天津职业技术师范 天津光电安辰信息 作者：岳刚 邓三鹏 孙奇涵 曹川川 程贝贝
摘要: 阐述了数控系统手轮功能的相关知识。提出一种基于 VB 和 PMAC 实现数控系统手轮控制功能的方法。利用 VB编写手轮功能上位机软件，实现手轮数据的获取与处理; 通过 PMAC 控制各轴的运动，实现数控系统的手轮控制功能，并给出关键的程序代码。编制的程序代码具有通用性和可移植性，并已在自主研发的基于 PMAC 的数控加工中心
VNCZT-545上成功应用。
关键词: PMAC; 手轮功能; VB
PMAC 多轴运动控制板是由 Delta Tau 公司推出的低成本高精度多轴控制板，是工业领域最常用的运动控制板之一，广泛应用于各数控系统中［1］。手轮功能在机床使用中占有很重要的位置，工件对刀、各轴微动控制都需要用到手轮。手轮功能的实现难点在于手轮和被控轴运动的跟随性，跟随性可分为两个方面: 移动距离和移动速度。
文中提出一种基于 VB 和PMAC 实现手轮控制功能的方法。
1 、硬件结构
以自主研发的基于 PMAC 的数控加工中心系统VNCZT-545 为执行机构，手轮为控制机构，工控机为处理中枢，实现加工中心与手轮的运动跟随。系统硬件连接如图 1 所示。
图 1 系统硬件连接
手轮通过串口将数据传输到工控机上，由工控机上的用 VB 语言编写的上位机软件 ( 以后简称 VB 软件) 进行数据处理，将处理后的数据通过网线传输给 PMAC 运动控制卡，最终驱动数控机床相应轴的运动。
2 、手轮数据设定
手轮通过串口发送给工控机的指令，由 VB 软件存储在相应的变量中，手轮与 VB 软件的通信协议见表 1，DTC-32IN 端口配置见表 2。
表 1 手轮通信协议
手轮通过串口与上位机相连接并实现通信。手轮相当于一个旋转编码器，旋转手轮即可发出连续的 8位十六进制数 A，每一个手轮位置都有独立的位置数A。上位机接收到当前手轮位置 A1之后，将其与上一次的位置 A0做差，得到差值 Δ。若 Δ ＞ 0 则代表手轮正转，若 Δ ＜ 0 则代表手轮反转，然后将 | Δ | 作为手轮移动距离。
3 、VB 软件设计
在软件界面可以实时显示 X、Y、Z 三个坐标轴的当前位置、手轮当前位置、手轮旋转量、手轮倍率、手轮旋转速度。
通过 Jog + 可实现选中轴的点动正转控制，Jog －实现选中轴的点动反转控制，Stop 可使选中轴停转，Home 可实现选中轴的回零操作。VB软件界面如图 2所示。
图 2 VB 软件界面
VB 软件具体运行过程如下:在 VB 软件中，通过命令 return_value = Pmac Ge-tＲesponse A( Device Number，response，255，" #1 p" ) 实现轴的选择; 通过给字符串变量 bl赋值，实现倍率的控制，即: bl= Mag · Δ; 通 过 命 令 return _ value =Pmac GetＲesponse A( 0，response，2，" #" + Str( n) + "j: － " ＆ bl) 实现选定轴的轮动。软件流程如图 3 所示。
图 3 VB 软件流程图
程序关键部分源代码:
4 、实验验证
将上述手轮系统按图 1 所示结构接线后，成功实现手轮的位置跟随和速度跟随。在图 2 所示的软件界面中，实现了 X、Y、Z 三个坐标轴位置、手轮当前位置、手轮旋转量、手轮倍率和手轮旋转速度的实时显示。通过对比机床位置实际位置和软件显示位置，数据一致，说明位置跟随准确。机床运行中无窜动，说明速度跟随平稳。至此数控机床手轮功能的实现收到了良好的效果。
5 、结论
数控机床手轮功能的实现，是数控机床控制系统设计中重要的一环。文中详细论述了利用 VB 软件和PAMC 运动控制卡作为控制中枢，实现手轮运动和速度跟随的方法，并通过实验论证了方法的有效性。
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