開放式數控系統及其應用

數控系統作為數控機床的核心裝備，對國民經濟的一些重要行業(如國防軍工、航天航空、it行業、汽車、輕工、冶金、醫療等)的發展起著越來越重要的作用。開放式、智能化、網絡化成為當代數控系統發展的主要趨勢。

上海開通數控有限公司是國內最早從事數控系統和交流伺服驅動系統研究開發、生產的單位之一。是上海電氣集團股份有限公司中央研究院數控產業化基地，公司十余年來，致力于數控技術和交流伺服驅動技術的研發，并和國外進行技術合作，取得了豐碩的成功。目前，數控系統產品主要分普及型全功能閉環數控系統、嵌入式中檔數控系統和基于光纖伺服總線開放式數控系統三大系列。產品規格有車、銑、磨、滾齒、切割、彎板、沖壓、繞簧，并已廣泛應用于生產。數字化交流伺服驅動系統的規格從0.4kw～22kw，形成系列化，進行了規模化生產。產品除了與數控機床配套外，還廣泛應用在紡織、印染、印刷、包裝、玻璃、飼料、微電子等機械上。部分數控和伺服驅動產品已出口日本和美國。

kt600開放式數控系統

該產品是和美國softservo公司合作，在基于光纖伺服總線的數控系統平臺上開發的。系統特點如下：

開放的體系結構， 全軟件控制系統;

基于linux + rt-linux和windows2000/xp雙操作系統平臺，友好的圖形人機界面;

用二根光纖實現計算機與通用伺服接口模塊，i/o模塊通訊，連接簡單方便，可靠性高，最多可控制16根軸;

嵌入式pc架構，12.1英寸彩色液晶顯示，usb接口和網絡接口;

動態前看輪廓控制，小線段高速、高精度加工;

實時的軟件plc模塊，擁有416個光隔離輸入輸出點;

swsdk開發包，具有對所有實時進程和資源的訪問能力，包括設備管理、參數的設置、nc系統控制命令、plc命令、nc和伺服狀態的檢測等。用戶可以用來開發自己的應用軟件;

應用領域：數控機床、機器人、印刷包裝機械、紡織機械、輕工機械、電子產品加工設備、自動生產線等自動化裝備。

kt600數控系統通過光纖伺服總線與dc150伺服接口模塊、im300 i/o接口模塊進行通訊和控制，系統的硬件配置如圖1所示。

kt600數控系統的軟件servoworks可以分為兩個層次，一層是滿足不同工業應用需求的應用軟件，它運行在通用操作系統windows或者linux的用戶空間中;一層是實現實時運動控制(包括解釋器、插補、位置控制)和plc的實時控制軟件，它運行在操作系統的實時擴展空間rtx或者rtlinux中。應用軟件和實時控制軟件通過servoworks api進行通信。總體軟件結構如圖2所示。

servoworks提供豐富的用戶開發工具—servoworks sdk，其核心部分是swapi。它提供設計數控系統所需要的各種函數，如系統初始化、速度和位置控制、系統和伺服控制參數設置、手動和自動加工方式操作、數據和狀態的采集、系統自診斷、軸同步控制、plc命令等。這些api提供對所有實時進程和資源的完全訪問能力，用戶可以使用它來開發自己的應用軟件。

kt270/ kt290全數字交流伺服驅動系統

該產品具有以下特點：

寬速比、恒轉矩：調速比為1:5000;

高速度、高精度：最高轉速可達3000r/min;

回轉定位精度1/10000r;

操作簡便，監視功能齊全;

具有脈沖位置及模擬速度二種輸入控制方式;

電子齒輪功能;

功率范圍：

kt270系列：0.4kw～5.4kw

kt290系列：5.4kw～22kw 三相380v直接輸入

該產品的外形圖如圖3所示。

應用實例-機械電子伺服數控折彎機

上海沖剪機床廠開發的國內第一臺me50/2550機械電子伺服數控折彎機(見圖4)，采用了開通數控有限公司的kt600-b折彎機數控系統和kt270/kt290全數字交流伺服驅動系統，替代了原進口數控系統和液壓伺服。

該機床通過裝在兩側的光柵尺的位置反饋，由kt600-b數控系統對滑塊的運動進行全閉環同步控制。其后檔料采用kt270驅動1kw的伺服電機。滑塊由2個kt290驅動11kw的大功率伺服電機，通過強力柔性傳動帶同步驅動，使滑塊運行平衡快速。由于采用滑輪組傳動結構，使壓力均勻分布在整個滑塊上，有效地解決了液壓傳動折彎機無法克服的滑塊撓度變形的難題，確保了折彎角度的一致性，因此，這種類型的數控折彎機不但具有很高的重復定位精度，而且更適合長工件的加工作業。

根據機械電子伺服數控折彎機的控制需求和kt600開放式數控系統所提供的軟硬件平臺，在linux操作系統下，建立了折彎角度計算和修正模型、抗干涉優化算法模型和折彎壓力計算模型，根據折彎機加工工藝和操作的特點，設計友好的圖形人機界面應用軟件。并在servoworks sdk平臺上開發了數控折彎機的實時控制軟件，實現了對滑塊的同步控制和折彎加工所需的各種功能，其性能和功能達到了國外同類產品的先進水平。由于采用伺服電機替代了液壓伺服控制，me50/2550機械電子伺服數控折彎機的加工精度高于常規的數控折彎機，且具有噪聲低、無漏油等特點，是一種綠色環保的新產品。kt600-b的典型人機界面圖如圖5、圖6所示。