运动控制器的开放性是设备制造商保护自身投资,集成用户的特殊功能,提高产品在国内外市场竞争力的关键技术。当今控制系统的开放性已经成为许多国家和地区的政府及制造业发展的焦点,其成果不仅将促进科学和技术的进步,还将具有重要的社会和经济意义。 针对运动控制器开放性的需要,在分析研究世界上流行的开放式体系结构OSACA、OMAC、OCEAN、OSEC的基础上,结合数字运动控制接口技术的最新发展和IEC61131-3标准,采用组件化、模块化的设计方法和面向对象的编程思想,对开放式运动控制器进行了深入研究。论文的主要内容如下： 1.在深入研究OSACA、OMAC、OCEAN、OSEC等开放式体系结构和对国内各大数控制造商进行调研的基础上,参与了国家标准“开放式数控系统第2部分体系结构”的起草,并依据组件化设计原则,标准将软件划分为运动控制组件、轴控制组件、逻辑控制组件、任务控制组件、诊断组件和人机界面组件。系统中的各个功能组件是以独立应用程序的方式运行,模块之间的通讯采用中性消息语言和共享内存。在体系结构中将任务控制模块从运动控制功能中独立出来,使之具备与HMI模块的通信、程序的解释和刀具补偿、运动控制和逻辑控制的执行三大功能,从而提高了系统的灵活性。 2.通过对SERCOS接口的深入分析和研究,开发了实时Linux操作系统下的SERCOS接口驱动器与soft-CNC平台的接口--LinSERCANS。该软件的控制功能与技术规范完全符合SERCOS接口国际标准。以LinSERCANS为通讯接口软件为基础还进一步构建了基于SERCOS接口技术的开放式运动控制器BJUT-ONC。 3.推导了定长裁断的电子凸轮公式,应用此公式实现了辊切轮运动轨迹的加速度连续,并在BJUT-ONC平台基础上开发了数控定长裁断的控制系统,实现了辊切轮精确的位置控制,使产品长度精度从±2mm提高到±0.5mm。 4.开发了基于LinSERCANS的BJUT-ONC运行系统,实现LinSERCANS与软PLC结合。采用API HOOK原理,建立了LinSERCANS接口函数与软PLC软件外部库的通讯,解决了传统系统中不同操作系统下的动态链接库无法直接调用的问题；通过对TCP/IP协议进行优化,实现了BJUT-ONC运行系统借助TCP/IP或RS232与CoDeSys开发系统之间的通讯。采用软PLC技术的BJUT-ONC运行系统提高了软件开发的灵活性,可操作性和可移植性,缩短了软件开发周期。 5.BJUT-ONC运行系统在全电子注塑机中的应用。针对注射成型的工艺特点,采用位置控制和力矩控制相结合的控制方式,开发了基于BJUT-ONC运行系统的全电动注塑机的控制系统。样机的连续运行表明,注射速度最大可达250mm/s,系统响应时间最短为2ms最大注射量为80cm3时,注射时间能控制在500ms以内。