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钻铣床的控制系统是三坐标钻铣床的核心,其整个控制系统的性能直接决定着三坐标钻铣床的加工效率和加工质量,并对于钻铣床的性价比有着至关重要的影响。
本文通过对三坐标钻铣床控制系统的结构和功能进行分析,设计了一款以单片机和FPGA为主控单元的三轴闭环数控系统,不仅充分利用了单片机的处理能力和FPGA的高速并行运算能力,而且大大减少了系统的外围接口器件并有效的降低了整个系统的成本,同时,此系统具有功能较为齐全,适应性强,操作方便,可靠性高等特点。
本方案在硬件上,选择采用Cygnal公司出品的高速单片机C8051F310和Altera公司的CycloneII系列FPGA-EP2C5T144C8作为核心硬件。根据控制电路分担任务的不同,采用模块化设计思想,重点对单片机和FPGA的硬件电路包括:模拟量输出电路、速度方向逻辑控制电路、步进电机细分驱动控制电路、光电编码器信号倍频及失步脉冲检测电路、手动控制逻辑电路、通用I/O接口电路和电源电路等实现方法进行了详细讨论,完成了系统的硬件设计,并对FPGA中各功能模块进行了仿真。
基于上述硬件系统平台,采用模块化程序设计方法,完成了数控系统的部分软件设计,包括下位机端的运动控制模块程序和PC机端人机界面控制软件,并完成系统主要功能的联调。