机电一体化运动控制器实验平台
摘 要
随着计算机控制技术和先进制造技术的快速发展，人们逐渐意识到专用CNC系统之间的自成一体所带来的互不兼容的弊病，迫切需求具有配置灵活、功能扩展简便、基于统一规范和易于实现统一管理的开放式数控系统。XY运动控制实验平台就是基于这样一种指导思想而构建起来的，它是利用GT400运动控制器作为核心开发的一种新型实验型数控平台，融入了目前比较先进的开放式数控思想。
XY工作台是许多数控加工设备和电子加工设备的基本部件，如：数控车床的纵横向进刀装置、数控铣床的XY工作台。我们这个题目主要是利用固高公司的GT-400-SV型运动控制器实现对XY工作平台的运动控制，使其根据我们的控制指令沿预定轨迹进行运动。整个控制系统由XY机械平台、运动控制卡、I/O联结板（主要完成与运动控制卡的信号连接和电机及驱动器的联结）、PC机组成。我们的主要的任务是进行上层运动控制程序的编写。编程主要运用C++ Builder语言和运动控制卡自带的动态链接库（DLL）来实现。
我们希望设计的这个控制平台能够为开放式系统的研究提供一些思路。
关键字：GT-400-SV，运动控制实验平台，开放式数控，系统设计
The integration of machinery movement controller tests the platform
ABSTRACT
With the rapid development of computer control technology and advanced manufacturing technology, people are gradually aware of the limitation of non-compatibilities between individual special CNC systems. So they increasingly want an opening system with flexible configuration and easy expansion, which bases on uniform standards and can be easily operated and managed. This paper will introduce a motion control platform that is constructed on the guidelines. It is a new type of NC control platform that bares a comparatively more advanced idea of opening NC and using GT400 Motion Controller Board as its central controller. We hope that the platform we construct can give some inspirations to the research of opening system in our country.
The XY platforms are basic parts of many NC processing equipments and electronics processing equipments, for example: the X and Y feed equipments of the platforms in NC lathers and NC millers. Our topic is making use of GT-400- SV motion controller that produced by the Googol Technology Company to complete the control of this XY platform, and this platform will run along with the pre-arranged track according to our control instructions. The whole control system consists of XY platform、motion controller、I/O ports and personnel computer. Our main mission is to design program in the upper motion control. We use C++ Builder computer language and the database it contains to realize the programs.
We hope that it can help to promote the further development of innovational education and teaching reform in our school in the future.
KEY WORDS: GT-400-SV，Motion Control Experiment Platform，Opening NC，System Design
目 录
中文摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要……………………………………………………………………………………Ⅱ
1 绪论…………………………………………………………………………………………1
1.1 课题背景………………………………………………………………………………1
1.2 课题的意义和培养目标………………………………………………………………3
1.3 课题的任务……………………………………………………………………………4
2 硬件简介……………………………………………………………………………………5
2.1 硬件的构成……………………………………………………………………………5
2.1.1 GT400的简介（功能）……………………………………………………………5
2.2.2 主要接口功能及连接……………………………………………………………6
3 系统构建……………………………………………………………………………………8
3.1 系统构建思想…………………………………………………………………………8
3.1.1 开发平台所用的编程语言………………………………………………………8
3.1.2 编程平台使用的方便性…………………………………………………………8
3.1.3 对控制器的编程手册进行深入地了解…………………………………………8
3.2 系统组建………………………………………………………………………………9
3.2.1 以C++ Builder为二次开发平台的运动控制界面……………………………9
3.2.2 C++ Builder编程平台简介………………………………………………………9
3.3 系统方案设计……………………………………………………………………….10
3.3.1 界面介绍………………………………………………………………………11
4 单轴运动…………………………………………………………………………………22
4.1 初始化………………………………………………………………………………22
4.1.1 错误处理函数……………………………………………………………………22
4.1.2 运动控制器初始化……………………………………………………………22
4.1.3 专用输入信号参数设置………………………………………………………22
4.1.4 运动控制轴初始化函数………………………………………………………22
4.1.5 坐标映射………………………………………………………………………23
4.2 运动模式……………………………………………………………………………23
4.2.1 S—曲线控制模式………………………………………………………………23
4.2.2 梯形曲线控制模式……………………………………………………………24
4.2.3 速度曲线控制模式……………………………………………………………24
4.2.4 电子齿轮控制模式 ……………………………………………………………24
4.2.5 手动进给………………………………………………………………………25
4.2.6 自动进给………………………………………………………………………25
4.3 参数刷新……………………………………………………………………………26
4.3.1 普通参数刷新…………………………………………………………………26
4.3.2 断点参数刷新…………………………………………………………………26
4.4 开闭环控制…………………………………………………………………………26
4.4.1 开环控制………………………………………………………………………26
4.4.2 闭环控制 ………………………………………………………………………26
5 多轴运动…………………………………………………………………………………27
5.1 单段轨迹运动………………………………………………………………………27
5.1.1 直线插补………………………………………………………………………27
5.1.2 圆弧插补（圆心角度）………………………………………………………27
5.1.3 圆弧插补（终点半径）………………………………………………………27
5.2 多段轨迹连续运动…………………………………………………………………27
5.3 NC代码控制模式……………………………………………………………………28
5.3.1 G代码解释……………………………………………………………………28
5.3.2 多线程功能……………………………………………………………………36
5.3.3 关于线程同步…………………………………………………………………37
6 其他功能介绍……………………………………………………………………………39
6.1 输出输入控制………………………………………………………………………39
6.2 状态监视……………………………………………………………………………39
6.2.1 单轴状态监视…………………………………………………………………39
6.2.2 多轴状态监视…………………………………………………………………39
6.3 帮助…………………………………………………………………………………39
7 总结………………………………………………………………………………………40
7.1 改进建议……………………………………………………………………………40
7.2 总结…………………………………………………………………………………40
参考文献…………………………………………………………………………………42
