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第 8期 罗敏 等基于 H N C 一 2 1 0 B华中数控系统的雕铣机床控制 l 1 9 图 2 数 控系统硬件配置框 图 2华中 H N C ． 0 8 MD数控软件 1 H N C ． 0 8 MD系统文 件的构成 H N C ． 0 8 M D系统文件全 部存 放在 C F卡 ，即系统 C盘下 H N C ． 0 8 M D 目录，它 包含 以下 文件 夹和 文件 。 在 H N C ． 2 1 0 B M 固化数控装置 中采用 非 固化 的系 统软 件 ，需将 H N C 一 0 8 MD系统软件拷贝到 c F卡内，更改 A盘 的 A U T O E X E C ． B A T文件 ，使其 开机后 自动地 运 行 C盘 的 H N C ． 0 8 MD 软 件 目录 下 的 N ． B A T文 件 即 可 。 B P T 存放系统所保存 “ 断点文件”的一个文件 夹 。 D A T A存放 系统所有参数 、数据之类 的文件 。 D L X主要存放系统 的驱动 等文件 的动态链接库 文件夹 。 E X T 存放系统扩展程序的文件夹。 F O N T 存放 系统字库 的文件夹。 M E N U存放系统菜单文件 的文件 夹。 P L C存放 P L C相关的一些文件及 文件夹 。 P R O G存放加 工程序 的文件夹 。 C N T B L E ． D A T 进行 中 文 输 入 的 中文 字 库 选 择 表 。 C WS D P MI ． E X E D O S 1 6和 D O S 3 2切换的一个文 件 。 H C N C ． I C O公 司图标 。 N ． B A T系统启动文 件 ，选 择启动 的主体文件 及 加载密码 。 N C O S K E L ． C F G系统的配置文件 。 N C 0 8 V1 1 2 ． E X E 系 统 的 主 体 运 行 程 序 ． 由 N． B AT调用 。 中对参数项进行 注释说 明，可 以以文本方式打开 。 T R I P ． C H R字体文件 。 V ． E X E可以查 看系统的各个文件 的版本信息 。 WA T r C P ． C F GT C P ／ I P协议 的配置 文件 。 2 N C 0 8 K E L ． C F G系统配置文件修改 DR V．＼D L X＼DR V 2 1 0 B． DL X配 置面板驱 动 路径 P L C ．＼P L C＼P L C V 3 0 ． P L C配置 P L C路 径 P L C D A T A ．＼P L C＼d a t a 2 1 0 B ；配置 P L C数 据 文件路径 ， D A T A P A T H ．＼D A T A＼；配置系统参数文件 的 路径 P R O G P A T H ． ＼P R O G＼；配 置 系统 G代 码 文 件 的路径 B P T P A T H．＼B P T＼配 置 系统保 存断 点 的文 件路径 E X T P A T H ．＼E X T＼；配置 系统 扩展代 码 的文 件路径 H L P P A T H ．＼H E L P＼；配 置系 统 帮 助文 件 路 径 S L V N U M 5 ；配置系统从站数 目。 P L A T F O R M N C ；系统运行环境选择 N C 。 3 系统启 动文件 N ． B A T n c 0 8 v l 3 ％ 1 执行 当前 目录下的 n c 0 8 v l 3 文 件进入 系统 。 ％1 为 带参数 的批处 理 。此方式进系统 ，无任何权 限 ，需手 动输入 权 限 系 统 级 s y s ；机床 级 m a c ；用户 级 u ser。 4 H N C ． 0 8 MD系统软件的D O S启动 ①A L T Q，进人 D O S ； ②D O S下执行 “ p s s d c l r w p a ” ，清除 a盘写保 护 ③进入 a盘，更改 a 盘 的 a u t o e x e c ． b a t 文件．在 该文件 中去掉 a u t o r u D ，增加 C CD HNC． 0 8 MD N 使其进入 c F卡所在 的 c盘．再进入 H N C ． 0 8 M D 目录 ，运行 N ． B A T 。 ④更改 a盘 下 c o n f i g ． s y s文件，去掉 H I M E M 和 E M M3 8 6 两个扩展 内存驱 动 ，使 0 8 M D系统 获得更 大 的内存 。 ⑤D O S 下执行 “ p s s d w r i t e b a c k a ” ，进行 a 盘 回 P A R A M ． N O T 参数 的注释文件 ，在参 数 设置 表 写。 1 2 0 机床与液压 第 4 3卷 3进给伺 服驱 动 的连接 与设 定 数控 系统伺服接 口 X S 3 1 ～ X S 3 3 分 别与 三洋伺 服 驱动器 C N 1 接 口相连 ，具 体 连接 如 图 3所 示 。该 伺 服接 口信号由三部分信号组成 1 从三洋伺服驱 动器 反馈 给数 控系统 的编码器信 号 ； 2 从数控 系 统发 给伺服驱动器 的 “ 脉 冲 方 向” 位置指令 3 数控系统与伺 服驱动器间一般输 入输 出信号，如 “ 报警复位” 、 “ 伺服打开” 、 “ 轴准备好”等信号。 图 3中 ，Y 7 ． 0 、Y 7 ． 2 、Y 7 ． 4分 别 是 、y 、z轴 的 “ 报 警 复 位 ” 信 号 ；Y 7 ． 1 、Y 7 ． 3 、Y 7 ． 5分 别 是 、 y 、z轴 的 “ 伺 服 打 开 ” 信 号 ；X 9 ． 0 、X 9 ． 1 、X 9 ． 2 分别是 X、Y 、Z轴 的 “ 轴准备好 ”信号 。 X S 3 O ． X 3 2 一 编码 器 A 相 信号 9 C N 1 A ∈ ≥AO A． ∈ ◎ 一 编码 器 A 相 非信 号 ≥ * AO B ∈ ◎ ．编码 器 B 相信号 ≥ B O B． ∈ ． 编码 器 B 相非信 号 ≥ * BO Ⅱ z ∈ ’ 编码 器 z 相信号 ◎ 羹 z ． E ⑩ ’编 码 器 z 相 非 信 号 Z 0 懿 望 G N B ∈ ’信 号 地 ◎ Z O 臀 群 脉 冲 指 令 ≥ s G 星 噬 c P ∈ ≥R - P C 菱 CP ．∈ ◎ 脉冲 指令 ． ◎ ≥ R ．P C ⋯ D I Rq ∈ 方向 指令 ≥ F ．PC D I R 一 ∈ 方向 指令 - F． PC Y7 ． 0 ／ 7 ． 2 ／ 7 ．4 E 报警复 位 0 ≥ C O N T 4 Y7 ． 1 ／ 7 ． 3 ／ 7 ．5 ∈ 一 伺服 打开 ◎ ≥ C O N T I 2 4V∈ 一 通用 输入公 共端 ≥ I N ． C O M 轴准备 好 X 9 ． 0 ／ 9 ． 1 ／ 9 ．2 ∈ ≥ O U T 3 通用 输出 公 共端 ≥ O U T -COM 通 用 输出 电 源 ≥ U T -PW R 图3 伺服驱动接口 伺服驱动器与伺服 电机的连接参 见 图 4 ，该 图给 出 轴驱动 器 的连 接 ，其他 轴 与之 类似 。驱动 器 动 力 电源采用 三相 2 0 0 V交 流 电源 ，从 C N A之 R 、s 、 T端子接人 驱动器控制 电源采用 单相 2 0 0 V交流 电 源 ，从 C N A之 r 、t 端子接入 。驱动 器 C N 2是 编码器 反馈接 口。 外 接 再 生 电阻 轴伺 服驱 动 器 RS1 AO 3 AA 轴伺 服 电动 机 P5 0 B0 0 07 5 HCS1 J 图4 伺服驱动器与伺服电机的连接 按 照图 3 和 图 4的伺服连接 ，还需要对伺服 驱动 和数控系统的相关参数进行 匹配设定 。三洋伺服驱动 器 系统参数 和一般参数 的设定 分别见 表 1 和表 2 ，与 之相匹配的主要华 中数控 系统参数见表 3 。 表 1 三洋伺服驱动器 系统参数设定 表 2 三洋伺服 驱动器一般参数设定 第 8期 罗敏 等 基于 H N C ． 2 1 0 B华中数控系统的雕铣机床控制 1 2 1 表 3 华 中数控 系统逻辑轴 配置表设定 4 主轴驱动的连接及设定 主轴驱动使用 1 0 V模拟量接 口，其连接如图 5 所示 。 图 5 主轴驱动 的连接 1 数控 系统侧 主轴参数整定 P 0 3 5 2 1 2 0 0 0 主轴 A挡最 高 转速 。当 系统 指 令 S 1 2 0 0 0时 ，X S 9 1 主 轴控 制接 口输 出 l 0 V模 拟 电 压 。 P 0 3 7 1 1 主轴 A挡 减速 比。 2 台达变频器参 数整定 P 0 0 O 1 主频率 输入 由模拟 信号 0 ～1 0 V 输入 AV I 。 P 0 1 0 1 0 1 运 转指 令 由外部 端 子控 制 ，键 盘 S T O P键有效 。 P 0 3 4 0 0 最高操作频率 4 0 0 H z ，与 l 0 v模拟 电压对应 。 5机床坐标轴零点的建立 机床 回参考点 的过程示意 图如 图 6 所 示 ． 个 阶段 为 5 0 0 0 mm／ mi n 。 2 从点 C开 始反 向 ，至点 D检 测 到 回零 挡块 松 开后 ，开始 减 速 ，至 点 E停 止 。然后 再 反 向 ，至 点 F再次检测到 回零挡块被压下的信号。这是 回零 的第二阶段．属于低速运动阶段。其移动速度在参数 3 0 3 1 ～ 3 0 3 3 对应 、y 、z轴中设定 ，均设为 2 0 0 mm／mi no 3 第二 阶段到 点 F检测 到 回零 挡块被 压 下 的 信号后 ，即进入 回零 第三阶段 ，找零阶段 。由于 电机 编码器零 脉冲宽度有限 ，因此找零阶段的速度不能设 太 高。此 阶段运 动速 度在 参数 3 0 4 1 ～ 3 0 4 3 对应 、 y 、z轴 中设 定 ，均设 为 2 0 m m ／ m i n 。 减速位置 机械 零 点 ci i D 回 零 开 始 图 6回零过程示意 图 包 括 3 6结束 语 1 从点 A开始 回零 ，运行 至 点 日检 测到 回零 挡 块被压 下 的信 号 ，开始 减速 ，至 点 c停 止 。这 是 回零的第一阶段 ，属于高速运动阶段，其移动速度在 参 数 3 0 2 1 ～ 3 0 2 3 对 应 、y 、z轴 中设 定 ，均设 采用华 中数控 系统 实 现 E M5 0 6 0雕 铣 机 床 的 控 制 ，于 2 0 1 3 年 6 月成功投入运行 。现总结如下 1 华 中数控 H N C 一 2 1 0 B系统 是一款基于工控机 的开放式数控 系统 ，既可 以使 用其 固化 的 2 1 0 B M 系 下转第 1 2 7页 第 8期 李捷 等 自抗扰控制在快刀伺服系统控制中的应用 1 2 7 实验 2 ，在实验 1 条件 的基 础上 ，从 开始 加入扰 动信号 d t 0 ． 0 2 s i n 5 0 0 t ，模 拟 主轴 谐 波产 生 的 扰动信号。A D R C和 P I D分别对参考信号的跟踪轨迹 如 图 8所示 ，跟踪误差 如图 9和图 1 0所示 。 o ． 0 2 0． 01 5 目o ． Ol 醛 。 0 O1 ．0．0l 5 ．0 ． 02 图 9 实验 2中 A D R C的 图 1 O 实验 2中 P I D的跟踪 误差 误差 3 ． 2结果 分析 1 由图 5和图 8可看出对于相 同的参考信 号 ，A D R C有 比较好 的跟踪 性能 ，有精 确跟踪 刀具运 动轨迹能力 。 2 由图 6和图 7分析在加入方波扰动信号 后 ，P I D控制误 差幅度 增大 A D R C误 差 范 围未 明显 增大 。说 明 白抗 扰控制有 良好 的抗干扰特性 。对切 削 力产生 的干扰抑 扰能力较好 。 3 由图 9和 图 l 0可见 在 加入小 幅值正 弦扰 动信号后 ，A D R C的误差曲线与加入扰动前没有明显 变化；而对于 P I D控制，小幅值正弦扰动信号带来 比较剧烈 的误差 波动。因此 ，对于主轴谐波产生 的扰 动 ， 自抗扰控制 的抑扰 能力较强 。 4结 论 针对用 于 自由曲面光学元件超精密加工 的快 刀伺 服系统 ，采用 自抗扰控 制的控制方案 ，对系统扰动进 行补偿 ，实现精确跟踪 轨迹 ，抑制各种对刀具运动 的 干扰 因素 。仿真结果表 明 这 种控制方案有较好 的跟 踪性能及抗干扰性。未来的工作包括进一步提升 自抗 扰控制器 的抗干扰性能 ，以及 探索用于参数整定 的先 进智能算法 。 参考文献 [ 1 ]C H E U N G C F ， J I A N G X Q， T O S ， e t a 1 ． A S t u d y o f P a t t e r n a n d F e a t u r e An a l y s i s o f S u r f a c e Ge n e r a t i o n i n F a s t T o o l S e r v o Ma c h i n i n g o f O p t i c a l Mi c r o s t r u c t u r e s [ C] ／ ／ P r o c e e d i n g s o f AS PE’ S 21 s t Ann u a l Me e t i n g， 20 0 6 321 32 4． [ 2 ]李荣彬 ， 孔令豹， 张志辉， 等． 微结构 自由曲面的超精密 单点金 刚石 切削技 术概述 [ J ] ． 机 械工程 学报 ， 2 0 1 3 ， 4 9 1 0 1 4 5 1 5 5 ． [ 3 ]吴丹 ， 谢晓丹， 王先逵． 快速刀具伺服机构研究进展[ J ] ． 中国机 械工程 ， 2 0 0 8 ， 1 9 1 1 1 3 7 9 1 3 8 7 ． [ 4 ]H A N J Q ． F r o m P I D t o A c t i v e D i s t u r b a n c e R e j e c t i o n C o n t r o l [ J ] ． I E E E T r a n s a c t i o n s o n I n d u s t r i al E l e c t r o n i c s ， 2 0 0 9 ， 5 6 3 9 0 0 9 0 6 ． [ 5 ]陈文英， 褚福磊， 阎绍泽． 基于扩张状态观测器和非线性 状态误差反馈设计 自抗扰振动控制器[ J ] ． 机械工程学 报 ， 2 0 1 0 ， 4 6 3 5 9 - 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