精密機械控制開發平臺 型號： GCS1001-YK+GXY3030GT4

貨物名稱：CPAC伺服開發平臺及XY二維步進平臺  

一、 精密機械控制開發平臺

概述

復合加工研究XYZ控制平臺與單軸線性模塊和XY平臺屬于同一系列的產品，是多種數控加工、電子加工設備的基本部件，也是各種科學研究、應用開發及教學實驗的通用平臺。面向制造行業和高等院校開發的GXYZ工作臺，采用模塊化設計思想和工業化制造標準設計制造。

產品配套軟件采用面向對象技術開發，底層封裝三軸運動控制系統主要功能及數控G代碼編譯動態庫，可實現單軸電機各運動模式(S曲線、T曲線、速度模式、電子齒輪模式)控制和兩軸及三軸插補或同步控制，并提供豐富的可視化圖形界面，可顯示電機各運動參量（速度、加速度、位置）實時曲線，可實時顯示平臺模擬和實際運動軌跡 ，并可根據用戶的教學實驗需求，動態配置相關實驗模塊，極大方便了用戶的教學實驗和研究工作。

模塊化機械本體

l         模塊化

機械本體模塊化設計，用戶可根據應用需求，自行組態采用不同執行電機和控制不同軸數的應用系統或實驗平臺

配套實驗軟件遵循模塊化原則開發，可根據實際應用系統，自動配置相關實驗及應用模塊

系統特點：

結構模塊化，可以用作單軸線性模塊或XY平臺使用。

機械和電氣以及軟件，都采用模塊化的設計思想，方便用戶進行研究和擴展。

采用工業標準元器件，保證系統運行的可靠性。

采用工控機＋運動控制器控制方式，控制方式靈活。

工業化標準生產設計和制造

采用滾珠絲杠和精密圓導軌

交流伺服電機、直流伺服電機或步進電機驅動

一體化鋁型材基座

ISO9002質量保證體系生產

開放性

基于PC和DSP運動控制器的開放式控制系統

提供運動控制DOS庫函數，及適用于VC、VB、Delphi等Windows開發環境的DLL函數庫

XYZ運動平臺實驗軟件源代碼開放，構建典型機構、開發例程及代碼；

配套內容詳盡的實驗教材，內容涵蓋運動控制、機電一體化、數控技術與計算機微機控制設計與實現的各個環節。用戶可以輕松選擇相關內容滿足不同課程的教學實驗需要，于操作實驗人員進行使用培訓，使其掌握使用方法，能夠獨立操作。

創新性

隨意配置獨具個性的實驗平臺。 開發面向工業需求的應用系統。

二）、相關產品參數：

詳細參數要求如下：

 1、直線運動模塊及XY二維運動平臺:

 (1) 包括電機、滾珠絲杠副、T形導軌、聯軸器、光柵尺等；(2) 驅動電機為750W電動機；

(2) 有效行程：900mm以上；

(3) 滾珠絲杠副為TBI,直徑：20mm以上，導程：5mm；動載荷負載:1130，靜載負荷:2380，精度：C3或相當；

(4) 每個模塊都有效測量量程為900mm的光柵尺，精度：5um，分辨率：不大于1um，均為海德漢或雷尼紹品牌；

(5) 光柵尺的安裝方式考慮到導軌、滾珠絲杠等機械部分的受力、受熱等變形的影響；

XY二維運動平臺:

（1)  57步進電機；

(2) 有效行程300mm以上，定位精度0.02mm，最高速度(mm/sec)：250，最大水平負荷（kg），30，最大垂直負荷（kg）：18。

廠家：固高科技（深圳）有限公司

2、與三個立柱配套的光柵尺，有效測量距離900mm以上；精度：1μm，廠家：雷尼紹（上海）貿易有限公司

3、 伺服交流電機及驅動器:

(1) 安川伺服交流電機及驅動系統，伺服驅動具有位置、速度、扭矩控制；

(2) 工作電壓單相220V/50Hz，額定轉速3000轉；

 (3)  1套功率1.3kW，額定扭矩：4.35N.m，最高扭矩：12.7N.M，轉子慣量2kg.cm²；

(4)  1套功率1kW，額定扭矩：3.18N.m，最高扭矩：9.55N.M，轉子慣量1.2kg.cm²；

(5) 3套功率750W，額定扭矩：2.39N.m，最高扭矩：8.36N.M，轉子慣量1.57kg.cm²。

伺服驅動具有位置、速度、扭矩控制；輸入電壓：92V，輸入電流：1.8A/2.2 A /2.6 A，輸入電壓頻率：50/60HZ，輸出電壓：92V，輸出電流：1.6A/2.0 A /2.4 A，輸出頻率：0-333.3HZ，編碼器線數：2500線，四倍頻后是10000個脈沖一圈，產品認證：CE

廠家：安川電機（中國）有限公司

4、模擬數字量輸入輸出模塊

(1) 與自動化控制器配套；

(2) 通訊轉接模塊，輸出電流：最大3A，信號電平：5V TTL，RS-485絕緣電壓：1000V，輸入電壓：12V~24V；

(3) 16路數字量輸入模塊；

(4) 16路數字量輸出模塊；

(5) 8路12位模擬量輸入模塊；

(6) 4路12位模擬量輸出模塊。

5、運動控制器為CPAC-8軸，能夠與伺服控制器、光柵尺配合使用。

控制卡具體參數：

(1) 可同時控制1-8軸伺服電機/步進電機，位置、速度、扭矩控制；

(2) 內置嵌入式控制系統：CPU:(M23) 1.6GHz、內存: 2GB、顯示接口:VGA、HMI(含LVDS、USB、PS/2、串口)、外部存儲:DOM:1G、USB2.0、X 2標準鍵盤、鼠標PS/2接口、RS232  X 1、網絡:RTL8139，10M/100M自適應。

(3) 操作系統： WinCE操作系統；

(4) 8軸電機控制信號：每軸輸出差分脈沖，最高頻率：1MHZ，每軸輸出電壓（PV系列)，范圍：-10V-+10V,精度：16位，每軸編碼器反饋通道，四倍頻可達8MHZ，每軸Home、Index及探針硬件捕獲功能， 每軸正負限位及伺服報警輸入；

(5) 運動控制功能：對稱及非對稱T型曲線、S型曲線速度規劃，JOG模式，PT(位置與時間)運動規劃，電子齒輪，Follow模式(電子凸輪)，位置比較輸出功能，每軸手脈跟隨功能，支持閉環(PV系列)與開環控制；

(6) I/O功能：16路通用數字輸入/16路通用數字輸出，可擴展數字IO模塊、AD/DA模塊。尺寸：220mm*132mm。工作環境：溫度: 0～55℃ ，濕度: 5%～90%無凝結。電源要求：+24V或+12V,Icc=2A。控制器配套配置參數如下：自動化控制器1塊，端子板 GT2-800-ACC2-AD 1個，屏蔽電纜 ACC3-A1-062015 2條， 防靜電手套 1個， 產品保修卡 1個，產品保修卡 1個，產品合格證 1個，產品光盤 1張。

6、定制操控面板：顯示部分19寸LCD液晶屏接口：VGA、PS/2，2個USB接口。

7、伺服控制柜 (含線纜變壓器等與支架各部分尺寸協調、安裝牢靠)：

控制器端子板：16路通用數字量輸出，16路通用數字量輸入，尺寸：262mm*150mm*42mm，變頻器：模擬控制，有以下配置形式：-無EMC濾波器，但帶有散熱器-帶有集成的A/B級EMC濾波器和散熱器-無EMC濾波器，但帶有平板式散熱器（僅限外形尺寸為A的變頻器（FS A））-帶有集成的B級EMC濾波器和平板式散熱器（僅限外形尺寸為A的變頻器（FS A））•USS串行通訊控制，有以下配置形式： -無EMC濾波器，但帶有散熱器-帶有集成的A/B級EMC濾波器和散熱器-無EMC濾波器，但帶有平板式散熱器（僅限外形尺寸為A的變頻器（FS A））-帶有集成的B級EMC濾波器和平板式散熱器（僅限外形尺寸為A的變頻器（FS A）），控制柜尺寸：300 mm*400 mm*250mm

8、伺服的接插線纜：一套安川專用驅動電纜，壓膜一體式，抗干擾磁環，編織網屏蔽，線芯材質：裸銅線，護套材質：65號環保型PVC，電線最大外徑：6.3（mm），護套厚度：1（mm）產品認證：UL

9、控制系統應用程序開發套件:

(1) 包含控制方案編輯器和仿真調試器；

(2) 包括符合IEC61131－3標準的五種編程語言：即指令表語言（IL）、功能塊圖（FBD）/連續功能圖（CFC）、梯形圖（LD）、結構化文本（ST）、順序功能圖（SFC）， 同時也可支持VC++等高級語言開發的動態鏈接庫；此外，軟件包中還包括諸如任務配置和輸入/輸出配置在內的程序單元運行環境編輯器；

(3) 在Windows CE平臺上運行的實時內核；

(4) 集成在PLC編程系統中的可視化功能；

(5) 把運動控制模塊直接集成，包含了點位運動，插補運動，同步運動等功能塊；

(6) 提供Web接口，遵循TCP/IP通訊協議，可在通過局部以太網，英特網，與各地CPAC用戶，控制器進行數據，人機交互。并可通過Website實現網絡人機界面功能。

10、控制機及運動控制卡

(1) 控制機器采用研華等工控機：AIMB-781QG2工控主板,CORE 3.4G 8M 1155P 4CORE I7-2600(G),4G DDR3 1333M,500G 3.5" SATA 7KRPM 8M(G),USB*6  RS 232串口*2, 4PCI, 1PCIE*1, 1PCIE*4 1PCIE*16,DVD刻錄；

(2) 運動控制卡：可控軸數:8軸，位置、速度、扭矩控制；每軸輸出差分脈沖，最高頻率：256K；軸編碼器反饋通道,四倍頻可達4MHz；每軸正負限位及伺服報警輸入；支持直線插補、圓弧插補等立即插補、緩沖區插補，小線段的連續軌跡的速度優化策略-前瞻預處理功能，支持閉環控制開環控制，數字濾波器:PID+速度前饋+加速度前饋，緩沖區本地IO管理和運動延時功能；16路通用數字輸入/16路通用數字數出。

11、配套電源、電纜、扳手等工具一套

三）、用途

3.1參考實驗內容：

l        可開設的實驗

運動控制系統基礎實驗，運動控制系統PID控制實驗，執行電機及驅動裝置認知調試實驗，單軸運動策略規劃實驗，二維，三維插補原理及應用實驗，XYZ平臺運動控制實驗，

數控代碼編程實驗，交流伺服控制系統實訓實驗，運動控制器的調整－PID控制器的基本控制作用，單軸電機運動控制實驗，絲杠反向間隙實驗。

l        可進行的部分研究工作（工業級部件，真正意義上的與工業接軌）

二維，三維運動控制應用系統開發

二維，三維軌跡插補算法研究

數控系統NC代碼解釋器開發與研究

間隙補償算法研究測試平臺

數控圖形化實施三維顯示的研究

加工工藝新技術的研究

開發實驗：

用戶可以根據實際需要，利用實訓平臺進行運動控制程序開發。

適用于傳統機床系統的開發，應用領域涵蓋：切割設備，如等離子切割、車床，銑床，火焰切割、水切割、海綿切割；板金加工設備,如鉚釘機；點膠設備,如點膠機；裁剪機；眼鏡加工設備,如鏡框加工機械；PCB加工設備,如PCB分板機；雕銑設備,如雕刻機、雕銑機；數控加工設備,數控機床；刀具加工設備,如開槽機等。

3.2 實驗室功能

第一部分 運動控制裝備開發平臺功能

l        運動控制技術應用開發方面

1方面：系統裝、拆與測量

了解裝配精度的基本測量方法、裝備精度對設備的影響等。

2方面：運動控制技術重點知識創新實驗

運動控制設備的模塊認知、3種控制方式的特性比較、常見執行機構的特性比較、幾種插補的特性比較、反向間隙的測量與補償、脈沖當量與設備運動速度關系、幾種精度、機床坐標與工件坐標等

3方面：基本加工工藝及加工參數設置要求

CAM軟件生成對加工效率的影響、基本加工參數設置（加工速度、空行速度、進刀量等）。

4方面：運動控制技術的綜合創新應用

利用運動控制知識進行工業上運動控制專機的應用創新，如數控雕刻機系統應用開發、運動控制點膠機系統的應用開發等

典型組成：控制器、執行器、傳動機構及機械對象、傳感器等

運動控制是以實現對機械傳動裝置的位置、速度進行實時控制與管理，使

其按照預期的軌跡和運動參數完成。

l        運動控制方面功能：

第二部分 典型運動控制裝備

在通過第一部分功能的熟悉基礎上可進行廣泛的數字化設備的開發，如下圖所示：