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摘要：分析以PMAC运动控制器为基础的任意母线砂轮修形机的原理和功能，借助PMAC中的驱动接口数据库Pcomm32PRO和执行程序PEwin32PRO开发工具，开发砂轮修改机的用户软件，在PLC程序支持下实现控制面板的快捷功能通过对PID参数的优化减少自身误差。试验证明，该系统可以实现砂轮的数控成型砂轮修形。
关键词：成型砂轮 数控技术 误差调整
PMAC（ProgrammableMulti一AxisController）可编程多轴控制器，是美国DeltaTau公司于1990年推出的PC机平台上的运动控制器，它是集运动轴控制、PLC控制，以及数据采集的多功能的运动控制产品。磨削加工是零件的精加工方法之一，有时也是精密机械加工最终工序，直接决定工件的质量川。本文借助PMAC对成型砂轮高精度修形的关键技术进行改造，以实现数字控制。成型砂轮修形机数字控制系统设计成型砂轮母线修形的数字控制原理。
运动控制器与PC机、控制面板连接。PC机中存储了采用VC++语言编制的专门控制软件，该软件可以读取NC程序。控制面板上设置有X/Y轴选择、正/负方向移动、主轴电动机正转、以及快速户漫速进给倍率等按钮，可以实现对机床的直接控制。CNC控制系统是以PMAC运动控制器为基础开发的专用控制系统。
一、基于PMAC运动控制器的成型砂轮修形机控制系统设计
控制系统采用的是开放式数控系统，主控制部分选用普通PC机。数控系统的硬件选型原则是在满足机床功能和精度要求的前提下，保证较高的可靠性和兼容性。机床数控系统硬件包括：主轴驱动电动机、伺服驱动装置、PMAC运动控制器、主机。主轴驱动电动机为砂轮母线加工提供重要的加工参数（主轴转速S）以及数控加工的驱动力等。主轴电动机选用朝阳单相异步电动机YLgo一4，技术参数：功率750W，电压22OV，转速14O0r/min，电流5.2A。
伺服驱动装置为砂轮修形提供进给速度F，直接决定加工精度和效率。系统采用了安川伺服电动机和驱動器作为系统X轴和Y轴的伺服驱动装置，具有调节的时间短、高速度、高精度以及运行平稳等优点。X轴和Y轴均选用的是E一n系列产品SG-MAH一4AAA41伺服电动机及其SGDM一04ADA伺服驱动器，技术参数：额定功率0.4kw，电压200V，额定转速3ooor/min，最高转速5000r/min，额转转矩1.27Nm，瞬间最大转矩3.82Nm。控制核心PMAC运动控制器包括PMACZA-PC104、ACC一ZP高速数字通讯扩展板、ACGI+ACC一2接线板、ACC一34AE等。PMACZA一PC104主要参数有：四通道SV脉冲+方向控制伺服，也可输出12位nOV模拟量；每通道提供2个回零、1个限位；PClo4总线，4oMHzDSP控制；RS232串口通信。ACC一ZP高速数字通讯扩展板：8个16位双端口RAM；数字1/0板，1/0扩展板；另外提供16个SV：自定义的1/0点，以及2个手轮通道。ACC一1+ACC一2接线板：提供4路脉冲十方向输出；12位110V模拟量；可接4路编码器/光栅反馈，带底板。ACC一34AE：1/0扩展板，功能主要是8路1/0，将主卡上SV信号转换成为24V输人/输出信号接主卡1/0。电动机驱动设备是伺服电动机与ACC一1+ACC一2接线板连接的中间设备，将PMAC主板控制指令转化成电信号驱动伺服电动机转动。
主要参数有：扭距，1.27Nm；质量，0.173kg，（可带30倍以内的惯量）；3000r/min，13位增量式码盘。板卡选型完毕之后，在控制柜的各部分连线的过程中安装了6个保护开关和4个电磁继电器，以保证强弱电的分离和各部分电路的安全。主机选用普通PC机，方便开发和扩展；使用普通USB数据线或者PMAC专用RS232数据线实现普通PC机与该控制系统的通信。
二、误差补偿控制
误差补偿包括刀具补偿、间隙补偿、丝杆补偿和PID补偿。其中刀具补偿、间隙补偿、丝杆补偿受加工过程中使用刀具以及选用的滚珠丝杠精度的影响。
执行一个脉冲响应。等主机下传数据，进行数据采集并将采集到的数据画成位置曲线与命令曲线比较。分析图形由于摩擦、恒力或系统限制造成了位置偏差。将参数调节后的脉冲响应曲线，与位置曲线对比，可看出在提高刚性参数后系统对脉冲响应的跟随误差被降低，缩短了系统响应的时间，提高了该系统砂轮磨削的精度。所以通过适当增大Ix30比例增益，提高系统的刚性和跟随精度。
三、控制软件开发
3.1VC十+开发专业控制软件
用户应用软件包括3个部分：PC机的人机界面应用程序、上下位机进行通讯的通讯驱动程序和PMAC中对各种输人输出量进行监控的PLC程序。其中通讯程序利用DeltaTau公司提供的Pcomm32和Pmae。dll进行开发仁；PLC程序可在PEWIN32Pro中编写，然后下载到PMAC卡；人机界面应用程序采用Microsoft公司的VisualC++6。0语言进行开发，基于动态链接库Pmac。dll编写应用程序模块。Pmac。dll是一个由200多个函数组成的动态链接库，包括了PC机和PMAC进行通讯的所有方式。利用Visua1C++调用这些函数就可以完成PC机和PMAC之间的数据交换，实现对机床的控制。
软件主要分为以下几个部分：主界面，为了使用户能方便快捷的了解各项功能及操作的方便，包涵了大部分功能；初始化界面，包括电动机的选择、坐标系的选择和各项参数的初始化；进给倍率界面，通过设置可以改变进给倍率；手动操作界面，可以使用鼠标点动操作，也可以输入需要调整的位置进行相应的操作，结合进给倍率应用；程序编辑与运行界面，可以在这里打开已经编译好的加工程序（TXT文件、NC文件和PMAC文件），编写或修改加工程序，运行、停止加工程序；刀具补正界面，可以调整刀补所需的值。
3.2控制面板功能实现与PLC程序编制
在控制面板上设置特定按钮就是为了实现对控制系统更直接快捷的控制，例如友嘉精机以FANUC系统为基础的数控车削中心的控制面板上就设置了程序编辑区、旋钮区、手动按钮区等。可以实现X/Y轴选择、快/慢速移动和程序模拟等功能。在PMAC特有的PLC程序的支持下，在砂轮修形机控制柜上设置快捷按钮可以使机床操作更方便。控制面板具有以下功能：1）回零，为各轴回复机械原点时使用；2）X/Y轴选择，旋转此旋钮，可激活要选择的轴，使该轴进行回零、移动等操作；3）轴正/负向移动，在与轴的选择同时作用的效果下，实现对X/Y轴移动的控制。
参考文献
[1]白海清，彭玉海，何宁。基于PMAC的数控系统软件开发研究[J〕。机床与液压，2007（2）：35。
关键词：成型砂轮 数控技术 误差调整
PMAC（ProgrammableMulti一AxisController）可编程多轴控制器，是美国DeltaTau公司于1990年推出的PC机平台上的运动控制器，它是集运动轴控制、PLC控制，以及数据采集的多功能的运动控制产品。磨削加工是零件的精加工方法之一，有时也是精密机械加工最终工序，直接决定工件的质量川。本文借助PMAC对成型砂轮高精度修形的关键技术进行改造，以实现数字控制。成型砂轮修形机数字控制系统设计成型砂轮母线修形的数字控制原理。
运动控制器与PC机、控制面板连接。PC机中存储了采用VC++语言编制的专门控制软件，该软件可以读取NC程序。控制面板上设置有X/Y轴选择、正/负方向移动、主轴电动机正转、以及快速户漫速进给倍率等按钮，可以实现对机床的直接控制。CNC控制系统是以PMAC运动控制器为基础开发的专用控制系统。
一、基于PMAC运动控制器的成型砂轮修形机控制系统设计
控制系统采用的是开放式数控系统，主控制部分选用普通PC机。数控系统的硬件选型原则是在满足机床功能和精度要求的前提下，保证较高的可靠性和兼容性。机床数控系统硬件包括：主轴驱动电动机、伺服驱动装置、PMAC运动控制器、主机。主轴驱动电动机为砂轮母线加工提供重要的加工参数（主轴转速S）以及数控加工的驱动力等。主轴电动机选用朝阳单相异步电动机YLgo一4，技术参数：功率750W，电压22OV，转速14O0r/min，电流5.2A。
伺服驱动装置为砂轮修形提供进给速度F，直接决定加工精度和效率。系统采用了安川伺服电动机和驱動器作为系统X轴和Y轴的伺服驱动装置，具有调节的时间短、高速度、高精度以及运行平稳等优点。X轴和Y轴均选用的是E一n系列产品SG-MAH一4AAA41伺服电动机及其SGDM一04ADA伺服驱动器，技术参数：额定功率0.4kw，电压200V，额定转速3ooor/min，最高转速5000r/min，额转转矩1.27Nm，瞬间最大转矩3.82Nm。控制核心PMAC运动控制器包括PMACZA-PC104、ACC一ZP高速数字通讯扩展板、ACGI+ACC一2接线板、ACC一34AE等。PMACZA一PC104主要参数有：四通道SV脉冲+方向控制伺服，也可输出12位nOV模拟量；每通道提供2个回零、1个限位；PClo4总线，4oMHzDSP控制；RS232串口通信。ACC一ZP高速数字通讯扩展板：8个16位双端口RAM；数字1/0板，1/0扩展板；另外提供16个SV：自定义的1/0点，以及2个手轮通道。ACC一1+ACC一2接线板：提供4路脉冲十方向输出；12位110V模拟量；可接4路编码器/光栅反馈，带底板。ACC一34AE：1/0扩展板，功能主要是8路1/0，将主卡上SV信号转换成为24V输人/输出信号接主卡1/0。电动机驱动设备是伺服电动机与ACC一1+ACC一2接线板连接的中间设备，将PMAC主板控制指令转化成电信号驱动伺服电动机转动。
主要参数有：扭距，1.27Nm；质量，0.173kg，（可带30倍以内的惯量）；3000r/min，13位增量式码盘。板卡选型完毕之后，在控制柜的各部分连线的过程中安装了6个保护开关和4个电磁继电器，以保证强弱电的分离和各部分电路的安全。主机选用普通PC机，方便开发和扩展；使用普通USB数据线或者PMAC专用RS232数据线实现普通PC机与该控制系统的通信。
二、误差补偿控制
误差补偿包括刀具补偿、间隙补偿、丝杆补偿和PID补偿。其中刀具补偿、间隙补偿、丝杆补偿受加工过程中使用刀具以及选用的滚珠丝杠精度的影响。
执行一个脉冲响应。等主机下传数据，进行数据采集并将采集到的数据画成位置曲线与命令曲线比较。分析图形由于摩擦、恒力或系统限制造成了位置偏差。将参数调节后的脉冲响应曲线，与位置曲线对比，可看出在提高刚性参数后系统对脉冲响应的跟随误差被降低，缩短了系统响应的时间，提高了该系统砂轮磨削的精度。所以通过适当增大Ix30比例增益，提高系统的刚性和跟随精度。
三、控制软件开发
3.1VC十+开发专业控制软件
用户应用软件包括3个部分：PC机的人机界面应用程序、上下位机进行通讯的通讯驱动程序和PMAC中对各种输人输出量进行监控的PLC程序。其中通讯程序利用DeltaTau公司提供的Pcomm32和Pmae。dll进行开发仁；PLC程序可在PEWIN32Pro中编写，然后下载到PMAC卡；人机界面应用程序采用Microsoft公司的VisualC++6。0语言进行开发，基于动态链接库Pmac。dll编写应用程序模块。Pmac。dll是一个由200多个函数组成的动态链接库，包括了PC机和PMAC进行通讯的所有方式。利用Visua1C++调用这些函数就可以完成PC机和PMAC之间的数据交换，实现对机床的控制。
软件主要分为以下几个部分：主界面，为了使用户能方便快捷的了解各项功能及操作的方便，包涵了大部分功能；初始化界面，包括电动机的选择、坐标系的选择和各项参数的初始化；进给倍率界面，通过设置可以改变进给倍率；手动操作界面，可以使用鼠标点动操作，也可以输入需要调整的位置进行相应的操作，结合进给倍率应用；程序编辑与运行界面，可以在这里打开已经编译好的加工程序（TXT文件、NC文件和PMAC文件），编写或修改加工程序，运行、停止加工程序；刀具补正界面，可以调整刀补所需的值。
3.2控制面板功能实现与PLC程序编制
在控制面板上设置特定按钮就是为了实现对控制系统更直接快捷的控制，例如友嘉精机以FANUC系统为基础的数控车削中心的控制面板上就设置了程序编辑区、旋钮区、手动按钮区等。可以实现X/Y轴选择、快/慢速移动和程序模拟等功能。在PMAC特有的PLC程序的支持下，在砂轮修形机控制柜上设置快捷按钮可以使机床操作更方便。控制面板具有以下功能：1）回零，为各轴回复机械原点时使用；2）X/Y轴选择，旋转此旋钮，可激活要选择的轴，使该轴进行回零、移动等操作；3）轴正/负向移动，在与轴的选择同时作用的效果下，实现对X/Y轴移动的控制。
参考文献
[1]白海清，彭玉海，何宁。基于PMAC的数控系统软件开发研究[J〕。机床与液压，2007（2）：35。