小型固体火箭推进剂模拟整形数控系统.pdf

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第6期(总第163期)
机械工程与自动化
010年12月
MECHANICAL ENGINEERING AUTOMATION
文章编号:1672-6413(2010)06-0149-03
小型固体火箭推进剂模拟整形数控系统
王慧,侯守全,钟亮
(内蒙古工业大学机械学院,内蒙古呼和浩特010051)
摘要:介绍了基于PMAC的远程监控CNC系统在小型固体火箭推进剂模拟整形试验台中的应用,系统以
PMAC及其特有的附件为核心,通过模拟实验、数据分析完成了系统的远程控制。系统采用了灵活的控制方
式,为固体火術推进剂模拟整形的进一步研究提供了宝贵的实验数据。
关键词:模拟系统;PMAC;远程监控;数控系统
中图分类号:TJ760.3+32
文献标识码:A
0引言
主切削力。
固体火箭发动机是航天工程中重要的动力装备,
上位机
在武器、卫星、飞船的发射和姿态控制等方面得到了
广泛的应用,而固体火箭发动机整形是发动机装药工
序的最后一个环节,整形后的型腔面是发动机喷管的
RS485
延程通
定位面,对火箭发动机的产品质量有着决定性的影响。
整形过程是一个十分危险的切削加工过程,整形
过程曾发生多起灾难性事故,因此,设计一套模拟整
形的数控系统,通过实验模拟仿真得到一些有效的加
工数据以指导下一步的研究及加工是非常必要的。
微型
红外静电电压
摄像头测温仪「测量仪
1CNC系统的技术要求及硬件部分的组成
计算机数控( Computerized Numerical Control,
工控机
CNC)系统是用计算机控制加工功能实现数值控制的
系统。数控系统的硬件结构如图1所示。
PMAC
ACC-8S
模拟整形机床
数控程序或指令由监控端计算机输入,通过PCI
总线传送给运动控制卡(PMAC),通过运动控制卡实
图1基于PMAC的数控系统的硬件结构
现对数控裝置的远程控制。反之,数控机床和数控系1.2PMAC运动控制卡
统的信息通过运动控制卡传送到通讯设备上,监控端
可编程序多轴控制器PMAC( Programmable
通过获取该信息从而完成对数控机床的监视。本系统
ulti- Axis Controller)是美国 Delta Tau公司于上世
运行平台的主要任务是对工.业现场设备、控制设备进纪90年代推出的基于工业PC和 Windows操作系统
行数据采集,并将这些实时数据信息保存到历史数据的多轴、多通道开放式运动控制器。多轴运动控制器
库中
采用板卡式结构,具有和PC机相匹配的通用接口,对
1.1数控系统的技术条件与技术参数
于不同伺服系统的执行元件(电机)都有相应功能的驱
数控系统的技术条件与技术参数如下:模拟整形动卡。
型面为盘类、柱类和圆锥面;行程≥100mm;主轴转
PMAC运动控制卡有PMAC1和PMAC2两个家
速为0r/min~300r/min,无级可调;纵、横向进给族类型,根据通讯总线的不同又可分为PMAC-PCI
速度为0mm/min~2000mm/min,无级可调;模拟整PMAC-STD、PMAC一LITE、PMAC一VEM等4种
形温度为0C~135C,超过100℃报警;静电电压硬件形式。本系统中的PMAC-PCI控制卡属于
0kV~20kV,超过10kV报警;通过主轴功率换算出PMAC2类型
收稿日期:2010-04-22;修回日期:2010-07-21
作者简介:王慧(1985-),女,内蒙古鄂尔多斯人,在读硬士研究生,研究领域:机电一体化装备
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机械工程与自动化
2010年第6期
1.3机槭部分设计
PID调节器、速度前馈、加速度前馈等参数来获得。比
机械部分主要包括主轴电机及编码器、三爪卡盘、例系数越大,系统刚性越好,但太大会由于经常过度
滚珠丝杠及导轨、伺服电机及编码器、四工位电动刀反应而产生误差,甚至使电动机开环运行;调节积分
架、汽泵及气缸、红外测温仪、静电电压测量仪和微系数可消除系统稳态误差;调节微分系数提供系统稳
型摄像头。
定性所需的阻尼;调节速度前馈的作用是减少由于阻
1.4伺服系统设计
尼引起的跟随误差,此误差与速度成正比;调节加速
伺服系统由PMAC2一PCI的 JMACH9口通过转度前馈的作用是减少或消除由于系统惯性引起的跟随
接板附件连接伺服驱动装置及伺服电动机组成。伺服误差,此误差与加速度成正比
驱动器MR-J2S-60A和MR-J2S-100A适用于小
在调节伺服系统性能时,应先调节交流伺服驱动
型电机。PMAC模拟量速度输出与交流伺服驱动器连装置的参数、使交流伺服电动机的转动达到一定的要
接,驱动器驱动交流伺服电机,电机端装有编码器作求后,再通过PMAC-PCI卡调整PID参数使伺服系
为电机的检测反馈元件
统性能达到最佳。PMAC及附件ACC-8S与三菱伺
伺服系统的性能通过调节PMAC-PCI卡上的服驱动器的接线图如图2所示。
IZR
PP
NP
F MACHS
JBA
NG
STEPI
MR-2S-100A
丁B5
CNIA
ML] MI AENI
AENI
I5VDC
RETI STEPI+
DIRI+
3
5VIX DIR1
AP
图2PMAC及其附件与伺服驱动器的接线图
2CNC系统的软件开发
运动、同步运行、刀具半径补偿等运动和补偿功能。
2.1 PEWIN软件
除了PMAC规定的标准程序编制和程序执行标
PEWIN是由 Delta Tau公司提供的用于建立和准以外,PMAC允许执行机床的RS-274(G代码)程
管理PMAC应用系统的开发工具,它提供给用户
序,PMAC把G、M、T和D代码作为子程序的例程
友好的面向PMAC的串行口终端界面和一个用来编来调用
辑PMAC运动程序及PIC程序的文本编辑器。2.3基于UG的数控编程
PEWIN包括一套配置和运行PMAC及其附件的界
利用UG软件的CAM模块,用户可以通过已经
面,其中包插电机驱动界面、各种变量设置界面、坐建立的三维模型直接生成数控代码来进行产品的加
标系设置界面以及用于观察各种PMAC变量和状态
笔者利用UG/CAM模块进行数控编程,优化了加
寄存器的窗口等。
工路线、刀具轨迹、切削方式等工艺参数,得到了高
PEWIN充分利用了 Windows窗口操作环境的效的NC程序,并对加工程序进行后处理,生成具体机
优点,在进入菜单和命令窗口界面后,用户可以进行床的数控加工G代码程序。将UG数控加工中生成的
信息查询,根据需要设置各参数值,对控制卡进行初NC代码处理后导入到PMAC的 PEWIN软件中,即
始化,同时还能实现电机的点动功能及各种操作控制。可执行相应的程序。
2.2PMAC运动程序
3远程监控界面的开发
PMAC可支持256个运动程序,任意坐标系在任
由于加工的产品危险性高,所以当准备工作完成
何时候都可以执行这些程序