数控开题报告[1].doc

毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 论述了运动控制系统及用运动控制卡来驱动伺服电机的控制系统在国内外技术发展情况，介绍了课题研究背景和本课题要研究的内容。着重介绍了运动控制系统组成及使用方法。关键词 运动控制卡 电机驱动器 伺服电机1 绪论1.1 运动控制系统运动控制多种多样，但从基本结构上看，一个典型的现代运动控制系统的硬件主要由上位计算机、运动控制卡、功率驱动装置、电动机、传感器反馈检测装置和被控对象等几部分组成1。运动控制系统的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、自动控制技术、微机应用技术的最新发展成果。正是这些技术的进步使运动控制技术在近20年内发生了很大的变化。1.2 国内外运动控制技术的发展基于总线的运动控制卡是利用计算机硬件和操作系统，并结合用户开发的运动控制应用程序来实现的，具有高速的数据处理能力。美国deltatau公司的pmac多轴运动控制器，采用motorala公司的高性能数字信号处理器dsp5600x作为cpu，可以最多同时控制8根轴。随着PC（Personal Computer）的发展和普及，采用PC+运动控制卡作为上位控制将是运动控制系统的一个主要发展趋势2。这种方案可充分利用计算机资源，用于运动过程、运动轨迹都比较复杂且柔性比较强的机器和设备。以色列ACS运动卡、研华PCI运动卡、众为兴ATD运动卡3都具有控制多轴运动的功能。运动控制卡的应用已经遍及众多领域，特别是在交流伺服4和多轴控制系统中。它能够充分利用计算机资源，方便地帮助用户实现运动轨迹规划、完成既定运动和高精度的伺服控制。运动控制技术将不断和交流伺服驱动技术、直线电机驱动技术等相结合5，促使我国机电一体化技术不断提高，同时也促进了国内外运动控制技术的不断发展。1.3 课题研究背景从目前工业设备中应用来看，使用运动控制卡作为运动控制系统的上位控制越来越普及，附带产生的各种控制系统软件也越来越多。运动控制卡在各个方面都表现出其巨大的开发潜力和广泛应用前景。目前国外已有很多著名的大公司开发出了功能多样的运动控制卡，其中可编程多轴运动控制卡是一个很有代表性的产品。国内针对运动控制器的研究起步较晚，主要是高校或科研所为自己设计的基于PC的数控系统的运动控制卡，没有形成通用的、系列化的供应于市场的产品6。开发开放式结构、使用简便、功能丰富、可靠性高、质优价廉的全数字化的智能控制系统将成为新一代运动控制设计的发展方向。1.4 本课题内容简介及主要完成的任务课题内容简介：设计一种伺服电机控制系统。该系统采用四轴脉冲伺服电机(MHMD022PIV)及其配套驱动器(MADDT1207)，运动控制卡是PLI-1240 控制卡。设置运动控制卡中的参数，通过控制卡发出的脉冲与方向信号来驱动伺服电机。用Microsoft Visual Basic语言编辑界面程序，调用控制卡中的运动函数库，改变脉冲频率，从而控制伺服电机的转速与转向。课题应完成的任务：（1）查阅文献，收集资料, 撰写开题报告、文献综述及外文翻译；（2）熟悉Microsoft Visual Basic语言的编程方法；（3）熟悉控制卡的运动函数库，了解其使用方法；（4）控制系统界面设计；（5）控制系统程序设计；（6）撰写设计说明书。2 运动控制系统组成本设计中采用PC+运动控制卡+伺服电机的上位运动控制方案6，是通过一种运动控制卡来驱动伺服电机的控制系统，该系统主要由工控机PC（或微机）、运动控制卡PCI-1240、电机驱动器（MADDT1270）、伺服电机（MHMD022PIV）组成。2.1 PCI1240运动控制卡PCI1240运动控制卡运动控制卡采用了开放式结构，使用简便，功能丰富，可靠性高。是一款通用PCI步进/脉冲型伺服电机控制卡，专门应用于一般精确运动。该卡采用MCX314As运动控制芯片，其简化了步进电机和伺服电机运动控制，充分发挥电机潜能，显著的提高了电机的运动性能6。2.2 伺服电机和电机驱动器伺服电动机又称执行电动机，或叫控制电动机7。在自动控制系统中，伺服电机是一个执行元件，它的作用是把收到的电信号转换为电机的一定转速或角位移输出8。型号MHMDO22PIV+MADDT1207为松下伺服马达+伺服驱动器。额定功率200W，额定电压220V，额定转速3000rpm5000rpm，大惯量、通用型、带刹车、交直流两用电动机。其具有智能化调整、高速高响应、超低振动等特点，可以采用电子线路、单片机、PC机及其它方式，以较低的成本获取极高的位置控制精度。2.3 功能介绍PCI1240是一款4轴通用PCI步进/脉冲型伺服电机控制卡，专门应用于一般的精确运动，为高速4轴运动控制卡。该卡采用的NOVA MCX314 ASICS芯片，是以单一芯片而可控制4轴的脉冲序列输入的伺服马达、步进马达的运动控制芯片，可以进行各轴独立的定位控制、速度控制。PCI1240控制卡内建多种动作控制函数，能够提供独立4轴伺服电机控制、2/3轴线性插补、2轴圆弧插补、T/S曲线加速/减速等各种运动控制功能。此外，PCI1240在执行这些运动控制时，不会增加处理器的负载并能实现实时监控9。2.4 工作原理及过程用运动控制卡控制伺服电机的过程，通常可以分为：打开设备、设置参数、执行方案和关闭设备10。PCI-1240运动控制卡采用32位PCI总线技术9与上位控制机连接，向伺服电机驱动器发出运动指令，并接收伺服电机驱动器的反馈信号，有效的控制伺服电机的运动。3 界面制作和控制程序编制3.1 界面制作人机界面是正确使用四轴运动控制系统的基础，在设计中人机界面既要满足功能需要，又要有友好的界面，易于操作11。基于以上原则，用PC机（或微机）和PCI-1240控制卡，使用Microsoft Visual Basic12，设计了四轴运动控制系统平台的人机界面。所设计的人机界面具有如下功能：（1）PC机13（或微机）与PCI-1240控制卡的通讯；（2）参数设置。3.2 控制程序编制PCI-1240运动控制卡提供基于Microsoft Windows98/2000、Microsoft Windows XP下32位DLL驱动编程，其具体的编程语言可为VB，VC，C+的任何一种。在运动函数库中所使用到得函数主要有如下：控制卡及轴设置函数，独立运动和插补运动函数，制动函数，位置和状态的设置及查询函数，I/O扣操作函数，错误代码函数6。PCI-1240运动控制卡为100针脚，能同时进行X、Y、Z、U四轴伺服电机控制14。本设计使用Microsoft Visual Basic语言编制界面程序5，完成控制卡与界面、控制卡与伺服电机驱动器之间通讯。4 结束语以基于“PC机运动控制卡”为核心的开放式多轴运动系统的已经在常规运动控制、包装和装配设备、机器人、精确X-Y-Z位置及旋转控制等工业领域得到成功而广泛的应用。21世纪是一个崭新的世纪，也定将是各项科学技术飞速发展的世纪。本设计研究了PCI1240运动控制卡的原理和应用，在VB语言15环境下实现对伺服电机的运动控制。将为我走向社会，从事机电一体化产品设计打下坚实的工作基础。参 考 文 献1 阮毅，陈维钧.运动控制系统M. 北京：清华大学出版社，2006.2 王正学，张成伟.基于ADT-854 控制卡的伺服电机控制系统驱动与传动M. 北京：清华大学出版社，2007.3 众为兴数控技术有限公司.ADT-854 四轴伺服/步进运动控制卡用户手册M. 深圳：深圳出版社，2007.4 李国厚，杨青杰.智能伺服技术及其应用J. 微计算机信息，2005，21（7）：128130.5 赵朝会，王永田.现代交流调速技术的发展与状况J. 中州大学学报,2004，5：4561.6 姜荣一种基于运动控制卡的伺服电机控制系统J. 机电产品开发与创新，2006，（4）：1821.7 李永东.交流电机数字控制系统M. 北京：机械工业出版社，2002.8 敖荣庆，袁坤.伺服系统M. 北京：航空工业出版社，2006.9 研华股份有限公司.PCI-1240使用手册P. 中国专利：2003124000，2001-4.10 李仁定，向树熊，李铁才.电机的微机控制M. 北京：机械工业出版社，2004.11 孙志辉，闫晓强，程伟.机电系统控制软件设计M. 北京：机械工业出版社，2009.12 王栋.V程序设计实用教程M. 北京：清华大学出版社，2002.13 许立新，何小敏.微型计算机原理及应用M. 北京：机械工业出版社，2003.14 研华股份有限公司.PCI-1240快速入门手册P. 中国专利：2003124000，2001-4.15 张显库. VB实用编程技术M. 大连：大连理工大学出版社，1997. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：本课题主要研究通过用一种运动控制卡来驱动伺服电机的控制系统。通过研究PIC-1240运动卡的工作原理和控制功能，解决简化步进电机和伺服电机的运动控制。以便在工业领域得到广泛推广和应用。拟采用的手段：（1）通过查阅文献、收集资料、工厂实习，进一步了解国内外伺服电机的控制系统的发展概况及技术应用。（2）学会使用Microsoft Visual Basic语言的编程方法，完成控制系统界面设计和控制系统程序设计；（3）通过控制系统界面和程序设计，学会调用PCI-1240控制卡中的运动函数，控制伺服电机的转数与转向。掌握PCI-1240控制卡在伺服电机的控制系统中的应用。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：该课题对学生来说是有一定创新性，通过该生的文献综述，可以看出该生学习主动，阅读了较多的与课题相关的资料，对PCI1240运动控制卡有了一定的认识，是一篇较好的文献综述。可以看出该生对