柔性制造系统实训指导书龙哲主编长春工业大学工程训

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1、柔 性 制 造 系 统 实 训 指 导 书龙哲主编长春工业大学工程训练中心2010年1月实验一 雕刻系统的应用一、实验目的： 1， 熟练掌握固高雕刻系统的使用方法，能够独立操作，为接下来的实验打好基础； 2， 固高雕刻系统是一类数控系统，其基本涵盖了数控系统的操作要求和操作规程，学生通过熟练掌握该系统可以达到对CNC数控系统的初步了解。 3， 理解数控语言NC代码同底层硬件编程之间的关系。 二、实验预备知识 2.1 系统概述 固高GCV4030B雕刻机演示系统是基于固高公司高性能运动控制器_GE300SV和标准CNC系统平台的开放式系统。固高运动控制器应用高速DSP芯片实现系统的高性能、高速度

2、和高精度。而CNC系统平台提供对标准NC程序代码的编译并最终形成运动控制器的控制指令 。 固高GCV4030B雕刻机演示系统软件提供NC程序代码自动执行，连续运动及点动运动两种手动运动模式。加工图像的三维预览可以实时显示当前坐标进给速度和当前执行程序段等系统状态，能够实时修改速度倍率及主轴的速率并提供系统症断功能，使用户轻松完成对雕刻机的精确控制。 2.2 系统初始化： 要正确执行GCV4030雕刻机演示系统必须进行必要的参数设置。系统分辨率需设置为 1024*768,否则界面可能显示不正常。GCV4030雕刻机演示系统常用参数的设置可以在软件启动后，选取“工具栏/参数设置图标”或“工具 +

3、设置系统参数”菜单项进入系统参数设置对话框。 另有一些不经常修改的参数或者不需要用户自行设定的参数，需要由厂家来修改和设置。和设置。点取“工具”+“设置厂商参数”菜单项，输入密码后即可。 其他参数设置保存在Engrave.ini中。具体参数定义参见“配置文件说明书”。 注意： 配置文件内的参数对雕刻机系统性能有重要的影响 参数设置不当可能会损坏雕机系统,配置文件内系统的参数时,不可随意更改.应由有经验的人员进行调整.开始使用雕刻机请先确认参数是否设置正确。三、实验步骤 1，打开雕刻系统。 图 1 固高雕刻系统界面 2，基本参数 (1) 工作台行程设定 可设定机床X、Y、Z三轴的行程大小，可用作

4、软限位。当X、Y、Z三轴的实际位置超过行程范围时，将停止加工操作。 (2) 电机参数 可设置X、Y、Z三轴的脉冲当量，以“脉冲/毫米”或“脉冲/度”为单位表示。当前轴是旋转轴则采用“脉冲/度”作为单位，否则用“脉冲/毫米”作为单位。 “脉冲/毫米”单位的实际意义是每毫米对应多少个脉冲，其倒数即是脉冲当量。例如，输入数值为100，则表示控制系统发出100个脉冲该轴运动1毫米，即该轴脉冲当量为1/100=0.01毫米（1丝）。同理，“脉冲/度”单位的实际意义是每旋转一度对应多少个脉冲，其倒数即是脉冲当量。例如，输入数值为100，则表示控制系统发出100个脉冲该轴旋转1度。 3，计算方法如下 设A脉

5、冲/毫米；P电机驱动器每圈脉冲数已考虑细分； S丝杆导程（毫米）； R减速比 则A = ( P / S ) * R 例P=500S=5R=2则A=(500/5)*2=200若无减速机构即R=1则A=100。 注意：本系统中的步进电机采用20倍细分。则脉冲当量为1/800，即每发800个脉冲给电机，平台向前（或向后）运行1mm。 4， 可以导入已有的NC代码文件进行试雕刻。 5， 系统三轴回零。系统将自动回到X、Y、Z三个轴的机械原点。 6， 手动将刀具移动到工件上方，并制定加工的起始点，选择“工具/设定工件坐标系”来指定工件加工原点。7， 打开已有的NC代码，将会在预览窗口看到待加工的图形。点

6、击进行加工。 四、实验报告及思考 1，为何要设定脉冲当量？如何设定？ 2，数控系统的操作步骤是怎样的？ 实验二 嵌入式运动控制在立体仓库中的应用 一、实验目的 1，认识嵌入式运动控制器，以及嵌入式运动控制器在全自动立体仓库中的应用； 2，了解立体仓库的离线控制和在线控制（ProfiBus通讯）； 3，熟悉立体仓库的仓位寻址算法； 4，立体仓库的出入库管理。 二、实验预备知识 2.1 嵌入式运动控制器 嵌入式运动控制器是一种能独立工作的运动控制器，它将基于X86的嵌入式PC104工控主板通过PC104插接件直接插装在固高运动控制模块上，组成一个整体。由于运动控制模块和工控主板之间采用插针式的连接

7、，相互独立，又紧密结合，具有可靠性高、升级容易、维修方便等特点。嵌入式运动控制器件工业PC和运动控制器巧妙结合在一起，消除了插槽连接不牢等原因造成的系统不稳定性，又具有优秀的运动控制功能，嵌入式运动控制器可作为理想的数控开发平台，构造出完美的数控系统。 技术特点：采用高性能DSP，FPGA技术和嵌入式PC104主板。 运动控制模块采用固高任意一款通用或专用运动控制器。具有成熟的运动控制功能。 支持DOS、WinCE、Linux操作系统。提供USB、COM、以太网、DNC/软驱、扩展I/O、控制面板、触摸屏、键盘、鼠标等多种接口，开发调试方便，扩展性强。DOS操作系统支持USB，可以USB启动。

8、 2.2 全自动立体仓库 自动化仓储技术对于提高劳动生产率、降低生产成本、科学有序的组织生产有着非常重要的作用。 自动仓储系统出现以后，得到了迅速的发展，主要因为这种仓库具有一系列突出优点，在企业物流系统中具有重要作用。 1， 能够大幅度增加仓库高度，减少占地面积； 2， 提高了仓库出、入库频率； 3， 提高了仓库管理水平； 4， 提高效率，减少货损； 5， 适用场合广。 立体仓库又叫高价仓库，简单来讲一般是指应用几层、十几层乃至几十层高的货架存储单元货物，用相应得无聊搬运设备进行货物出库和入库作业的仓库。之所以曾为立体仓库主要是区别于平面仓库而言。立体仓库一般由高层货架、物料搬运设备、控制和

9、管理设备以及土建公用设施等部分组成。货架一般用钢材制作。常用的物料搬运设备有巷道式堆垛机、高架叉车、辊子输送机、链式输送机、升降机、AGV自动导引小车等。 立体仓库的主要技术：立体仓库的控制技术（固高科技有限公司提供的这套系统采用的是嵌入式运动控制技术），立体仓库的寻址技术（此系统采用软件寻址算法实现），出入库管理技术等等。 三、实验步骤 1，打开“堆垛机控制柜”，在安装挡板上找到嵌入式运动控制器； 2，熟悉嵌入式运动控制器的外围硬件接线：通过两根62Pin电缆同端子板（为嵌入式运动控制器的扩展I/O板）通讯，通过串口同触摸屏通讯（实现触摸屏对堆垛机的手动控制），通过ProfiBus-DP总线

10、同终端服务器进行通讯（接收来自控制终端的命令信息）。 3，在关闭电柜电源状态下，将拨档开关旋至“手动”状态，重新开启电源，则堆垛机接收触摸屏命令，可进行手动复位。 4，在关闭电柜电源状态下，将拨档开关旋至“自动”状态；并且接一个显示器到嵌入式运动控制器的VGA接口上；重新开启电源，按“F8”键进入嵌入式运动控制器的DOS操作系统。系统中有一个“BC31”的子目录，为堆垛机控制程序的编程平台；另有一个“Ware”的子目录为堆垛机控制程序的源代码。 5，注意：不要任意修改堆垛机控制源码。如果在未熟悉系统源代码到可恢复系统安全运行模式和排除故障的情况下，请用户不要随意修改源码。 6，堆垛机的控制流程

11、 立体仓库使用嵌入式网络运动控制器作为系统的一个节点，立体仓库具有独立手动控制和联机协调控制两种工作方式，通过立体仓库控制柜面板上的转换开关来切换，下图是立体仓库控制柜面板布局图示意图： 操作者使用手动/联机状态切换开关从 手动-自动 或者从 自动-手动 转换后为了安全性需要先按急停 然后按启动进行电气复位。 下面是立体仓库控制程序的流程图： 手动 联机 电源指示 启动指示 切换状态后请复位！ 启动 急停 触摸屏 （用于 手动控制）从上面的流程图中看出手动/联机两种操作状态的处理过程是相似的，区别在于一个读取的是串口传过来的触摸屏的数据，一个是PROFIBUS模块中读出的数据，这两种数据的格式

12、也是不同的，触摸屏的命令比较原始一些，可以进行单轴运动调试，PROFIBUS中的命令是一些动作命令，比如取货/放货等。 主监控和立体仓库间通讯命令编码： 1立体仓库子系统命令编码（_profibusCommandType_.command）： #define COMMAND_WAREHOUSE_GET_X_TO_POS1 0x01 /从仓位X取出到交换台X#1,仓位由para0指出 #define COMMAND_WAREHOUSE_PUT_INTO_X 0x02 /放到仓位X,仓位由para0指出 #define COMMAND_WAREHOUSE_DO_EXCHANGE 0x04 /小车交

13、换操作，para0=0,1=交换出，交换入 #define COMMAND_WAREHOUSE_MOVETO_POS_X 0x08 /小车移动到交换台X,para0=0,1=X#1,X#2 #define COMMAND_WAREHOUSE_GO_HOME 0x10 /回零 命令 状态查询 命令 状态查询 开始 读取操作转台 I1.7 手动/联机读取串口触摸屏命令 有效命令 解释执行 运动控制 反馈状态 手动 联机读取PROFIBUS命令 有效命令 解释执行 运动控制 反馈状态 立体仓库仓位编码：从左到右，从下到上，如下表： 33 34 35 36 37 38 39 40 25 26 27 2

14、8 29 30 31 32 17 18 19 20 21 22 23 24 9 10 11 12 13 14 15 16 1 2 3 4 5 6 7 8 2立体仓库子系统反馈信息编码(_profibusACKType_. ACKPara0)： #define ACK_WAREHOUSE_IDLE 0x00 /空闲 (SERVO_ON) #define ACK_WAREHOUSE_GET_X_TO_POS1 0x01 /取货 状态 #define ACK_WAREHOUSE_PUT_ INTO_X 0x02 /放货 状态 #define ACK_WAREHOUSE_EXCHANGEING 0x0

15、4 /交换 状态 #define ACK_WAREHOUSE_MOVETO_POS_X 0x08 /小车移动状态 #define ACK_WAREHOUSE_GO_HOME 0x10 /回零 四、实验报告及思考 1，堆垛机的控制方式除上诉以外，还有哪几种？ 2，本系统采用的是何种自动化立体仓库的寻址算法？除此以外，还有别的寻址方式，大概都有哪些？ 实验三、AGV 控制系统一、 开发控制系统目标AGV（Auto Guided Vehicle）控制系统。要求AGV 能够按照用户的设置进行运动，正确完成相应的各种功能。二、 本系统采取的控制方法用户对AGV 的控制可以通过两种方法：1. 通过固定在AGV 上的嵌入式运动控制器，配备有LCD 显示屏（具有触摸功能），用户可以按照控制界面的提示用鼠标或触摸笔进行具体的配置。