基于BECKHOFF+TwinCAT的开放式数控系统软件开发.pdf

《基于BECKHOFF TwinCAT的开放式数控系统软件开发》这篇硕士学位论文主要探讨了如何利用BECKHOFF公司的TwinCAT软件开发一个开放式数控（CNC）系统。论文作者是史小磊，导师为付云忠副教授，研究方向为机械制造及其自动化，归属哈尔滨工业大学机电工程学院。 开放式数控系统因其开放性、通用性和兼容性，对于解决传统数控系统的封闭性问题，适应现代制造业中的小批量生产需求具有重要意义。论文中，作者分析了基于个人计算机（PC）的开放式数控系统的三种基本结构形式，并选择了“PC+运动控制器”的结构方案。在这个方案中，运动控制器采用了德国BECKHOFF的嵌入式计算机和相关组件，以此为基础进行开放式数控系统的软件开发。 软件开发分为两个部分，即上位机软件和下位机软件。下位机软件对实时性要求较高，负责实时控制功能，主要在TwinCAT环境中开发，包括模式选择模块、程序预处理模块、译码模块和插补运算模块。模式选择模块是软件开发的核心，设计有自动插补模式、MDI（手动数据输入）模式和点动模式三种运行模式。上位机软件则主要负责非实时控制功能，如初始化、程序编辑和通讯，使用VC++进行开发。 初始化模块负责设置通讯端口和参数，程序编辑模块则处理程序的编写、存储和下载，而通讯模块通过TcAdsDll动态链接库实现与下位机的实时通讯。软件开发完成后，先在TwinCAT System Manager提供的虚拟运行环境中进行测试，根据测试结果调整和完善。由于虚拟环境与实际环境可能存在差异，因此还需要通过实验进行验证。 实验部分主要验证软件的运动控制和轨迹控制功能，以确认其能否实现基本的插补控制。通过虚拟运行测试与实验的结合，确保软件的控制可行性。 关键词：开放式数控系统、上位机软件、下位机软件、TwinCAT、轨迹控制 这篇论文详细阐述了基于BECKHOFF TwinCAT的开放式数控系统软件开发的各个方面，从系统架构到软件设计，再到测试验证，为读者提供了全面的视角，深入理解如何构建和优化这种先进的数控系统。