ADT-CNC4320運動控制器在車床系統(tǒng)中的應用實例

1.引言
數(shù)控車床是數(shù)字程序控制車床的簡稱，它集通用性好的萬能型車床、加工精度高的精密型車床和加工效率高的專用型車床的特點于一身，是國內使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機床。要學好數(shù)控車床理論和操作，就必須勤學苦練，從平面幾何，三角函數(shù)，機械制圖，普通車床的工藝和操作等方面打好基礎。

眾為興數(shù)控技術有限公司是一家研發(fā)與應用運動控制技術產品的公司，自主研發(fā)了國內首款嵌入式運動控制器及配套系統(tǒng)軟件，形成了以運動控制卡、運動控制器、步進電機和驅動器等為主的全系列的數(shù)控產品線，這些產品廣泛應用于國防、科研、教學和工業(yè)等各個領域。

CNC4320控制系統(tǒng)是眾為興數(shù)控技術有限公司自主研發(fā)的CNC（Computer Numerical Controller）系列的一款。

整個CNC4320數(shù)控車床系統(tǒng)實物圖如圖1.1

圖1.1 CNC4320數(shù)控車床系統(tǒng)實物圖
1—車床控制面板 2—主軸 3—刀架臺 4—車床車身 5—兩臺CNC4320控制器 6—刀架電機 7—導軌

隨著電子信息自動化技術的發(fā)展，為了提高生產效率，出現(xiàn)了數(shù)控車床的自動進給[3]即自動換料，自動送料技術，過去依靠人工換料、送料的時代已一去不復返。現(xiàn)在，主要依靠自動化傳送料，原料傳送的自動化減少了人為操作的失誤，降低了危險性，使得生產過程更加簡單方便，更加符合流水線式生產的現(xiàn)代化要求。

圖1.2 控制器硬件平臺

整個CNC4320車床數(shù)控系統(tǒng)，從廣義的控制層次上來說可分為四大部分，驅動控制系統(tǒng)、主軸控制系統(tǒng)、刀架控制系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng),它們都是以運動控制器CNC4320為核心部件組成的控制系統(tǒng)，互相聯(lián)系又獨立工作，組成了一個整體，即車床控制系統(tǒng)，兩軸運動控制器硬件平臺見圖1.2所示。

（1）CNC4320兩軸運動控制器采用嵌入式結構，其內部集成有ARM主CPU芯片。此ARM芯片的內核是ARM7TDMI內核，具有代碼密度高并兼容16位的Thumb指令集，支持很多操作系統(tǒng)，包括Windows CE、Linux、Palm OS等特點。

（2）因為系統(tǒng)的運行會產生大量的變量，堆棧。ARM芯片內部集成有16K的SARAM，但是不能滿足如此大容量的運行。所以在外部擴展了8M的SDRAM，用于程序運行，另外集成256M NANDFLASH，2MNORFLASH，用于重要的數(shù)據(jù)，程序的存儲，還有一些易斷電的，需要長期保存的系統(tǒng)參數(shù)刀具參數(shù)，補償參數(shù)，機床參數(shù)以及數(shù)控加工程序。

（3）控制器內部集成有兩軸運動控制芯片，內部集成有X，Y軸的插補控制模塊，指令/解釋/處理模塊。當它接到主ARM芯片傳來的控制指令后，會自動運行其指令，無須占用CPU。是一款能夠同時控制2個伺服馬達或步進馬達的運動控制芯片。它以脈沖串形式輸出，能對伺服馬達或步進馬達進行位置控制、插補驅動、速度控制等。在對第一個節(jié)點運動實行插補時, 可對第二節(jié)點運動連續(xù)寫入數(shù)據(jù)。在這個過程中插補動作是連續(xù)運行, 而不需要中間作任何停頓。CPU數(shù)據(jù)總線長度可選8位/16位，補范圍 各個軸-8388607~+8388607，補速度1~4MPPS。

（4）CPLD主要用于對圖像，速度，位置等信息的采集、控制、存儲。
該控制器采用320*240點陣式液晶+按鍵屏，32位嵌入式CPU，超大規(guī)模FPGA編程，運用實時多任務控制技術實現(xiàn)μm級精度運動控制。X、Z二軸聯(lián)動、USB和RS232通訊方式，支持CNC與PC，系統(tǒng)軟件可通訊升級。
其技術規(guī)格如表1-a所示:
控制軸