数控冲床送料机程序
1数控冲床送料系统的现状
1.1现有进料系统类型
数控冲床的进给系统属于机电一体化产品，包括机械部分、控制部分、电源、检测部分和执行元件。根据控制系统的结构形式和控制器的不同，现有的自动送料系统大致可分为以下几类:
1)专用数控系统。国外有Fanuc、西门子等数控系统；国内产品有武汉、华中、广州数控。专用数控系统具有控制精度高、编程能力强、系统可靠性高、功能多等优点。但是对于冲床来说，因为是点对点控制，所以控制比较简单。如果选用成本昂贵的专用系统，无疑是一种资源浪费，其控制对于有特定意义的送料装置未必有优势。
2)继电器控制。继电器逻辑控制的明显特点是成本低，但也有明显的缺点，因为在现代生产设备中，往往有大量的开关量、数字化仪、脉冲量、模拟量的控制装置，如电机的启停、电磁阀的开闭、产品的计数等。这种控制方案连接复杂，体积大，功耗高。系统一旦构建，就很难改变或增加功能。另外，继电器触点数量有限，灵活性和扩展性较差。其次，在控制速度上，继电器控制逻辑依靠触点的机械动作来实现控制，工作频率低，自然控制速度很慢，机械触点也会出现抖动，工作不稳定。
3)单片机控制。单片机具有结构简单、使用方便、价格低廉等优点。更擅长数据计算和数据处理，一般更广泛应用于数据采集和中央控制室控制，完全由单片机控制。特别是运动控制台也是由单片机直接控制的。这样，单片机的负荷就特别重。另外，工业现场的电磁场等于干扰信号，会对单片机产生很强的干扰。所以采用单片机获胜进入现场控制进行抗干扰处理也是我们不得不考虑的问题。
4) PLC控制。这也是目前自动送料系统常用的控制方式，方案简单，硬件选择范围广，软件编程容易，调试一般不会出现严重问题。但是这种方案也有一些不可避免的缺点，比如灵活性相对较差，对于特定的应用很难选择与应用完全一致的系统，往往会浪费系统资源，而且在一些特殊的应用中，一些技术细节很难实现。
1.2执行器
在现有的自动送料系统中，步进电机被广泛用作驱动执行元件。由步进电机和驱动电路组成的开环数控系统简单、廉价且非常可靠。但步进电机不能直接使用交流电源和DC电源，自身噪声和振动较大，带惯性负载的能力较差。而且存在振荡和失步现象，控制精度不高。如果控制不当，很容易产生* * *震动，很难跑到更高的速度。
2.改进方案
随着我国冲压行业的发展，冲压设备的性能与世界接轨，冲压生产的自动化程度进一步提高，这对冲压生产的送料技术提出了越来越高的要求，以满足与冲压设备的匹配。
2.1嵌入式数控冲床震动系统
针对目前自动送料系统的一些不足，提出了一种基于ARM的嵌入式数控冲床送料系统。一般来说，嵌入式计算机系统具有以下优点:
1)特异性。嵌入式系统通常是面向应用的，所以嵌入式CPU大多是为特定的用户群设计的，通常具有低功耗、小体积、高集成度的特点。
2)实时响应。根据嵌入式系统的定义，它用于一个工艺流程的核心处理环节，满足工艺流程的时限要求，天然具有实时处理的特性。
3)坚固可靠。嵌入式产品的用户多为非计算机专业人士，环境条件恶劣。其坚固性和可靠性是这类产品的必要条件。
2.2伺服电机的选择
该系统采用直线电机驱动X轴和Y轴进给。在机床进给系统中，直线电机与原来的旋转电机驱动的最大区别是取消了从电机到工作台(拖板)的所有机械中间环节，机床进给传动链的长度缩短为零(这种传动方式称为“零传动”)。这种“零驱动”模式带来了原有旋转电机驱动模式无法达到的性能指标和优势。
1)高速响应。由于在系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动部件(如丝杠)，使得整个闭环控制系统的动态响应性能大大提高，响应极其灵敏快速。
2)准确度高。直线驱动系统抵消了丝杠等机械机构带来的传动间隙和误差，减少了插补运动中传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测的反馈控制，可以大大提高机床的定位精度。
3)传动刚性高。由于采用“直接驱动”，避免了启动、变速、换向时中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损、反向间隙引起的运动滞后现象，传动刚度也得到了提高。
4)速度快，加减速过程短。当直线电机用于机床进给驱动时，满足其超高速切豹的最大进给速度(60-100 m/min或更高)不是同一个问题。由于上述“零驱动”的高速响应性，大大缩短了加减速过程，起步瞬间就能达到高速，高速运行瞬间就能停下来。可以获得更高的加速度，一般达到2-10g。滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1-0.5g..
5)行程长度不限。将直线电机串联在导轨上，行程长度可以无限延长。
6)运动安静，噪音低。由于传动螺杆等部件的机械摩擦被取消，导轨可以是滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触)，所以运动时噪音会大大降低。
7)效率高。由于没有中间传动环节，消除了机械摩擦带来的能量损失，传动效率大大提高。
2.3系列纯硬件设计
改进后的系统硬件结构框图如图l所示，上位机为PC机，通过串口与下位机ARM通信，下位机控制触摸屏和直线电机。
控制部分采用低成本、高性能、低功耗的微处理器S3C2410作为核心控制器。它是一款低成本、高性能、低功耗的32位RISC架构处理器。其主频为200MHz，包含1液晶控制器(支持STN和' rFT液晶显示带触摸屏)、SDRAM控制器、3路ART、4路DMA、4个带PWM功能的定时器、1内部时钟、8路65438+。S3C24J O商集成简化了应用系统的硬件设计，提高了应用系统的可靠性和稳定性。操作部分采用触摸屏作为操作单元，人机交互直观方便，界面友好，操作简单，实现了送料的自动、手动、启动、停止等操作和部分系统参数的设置。运动部分，X轴和Y轴选用Kollmorgen公司的DDL系列无铁芯直线伺服电机。电机定子采用U型结构，转子采用无铁芯设计。直线电机结构简单，运行安全可靠，同时省略了中间的机械环节，定位精度较高。位置检测元件选用光栅尺，检测精度较高。整个系统采用闭环控制，大大提高了系统精度。
2.4系统软件设计
系统软件主要包括上位机软件和下位机软件，如图2所示。上位机软件主要负责NC代码的生成、翻译以及与下位机和其他pc机的通信。下位机软件主要包括五个模块:基本控制模块、数据通信模块、运动控制模块、人机交互模块和事务处理模块。
在整个软件系统中，下位机软件是整个系统的核心。我们选择了源代码开放、移植性好、易学的Linux实时操作系统作为软件运行环境，完成了五个任务模块的管理和调度，结合系统的硬件设备实现了喂养系统的功能。基本控制模块管理系统的一些基本操作，包括设备驱动程序的管理和系统硬件初始化设置的管理。数据通信模块负责数据接收和适当的数据处理；运动控制模块包括插补运算、电机加减速控制和位置控制，是系统控制的核心；人机交互模块包括液晶显示和触摸屏输入等。本文的界面设计采用Qt/Embedded。，基于Qt的嵌入式图形库开发工具，是介于用户应用和内核之间的图形库框架。为了保证系统的完整性，设置了事务处理模块来管理告警和一些异常事务。
五个模块之间的通信和调度在操作系统的管理下完成。每个模块都被定义为系统中的一个特定任务，通常称为线程模式或进程模式。嵌入式操作系统的作用是决定系统在某一特定时刻应该运行哪个进程。一般系统中的进程有三种状态:运行状态、就绪状态和等待状态。这些状态之间的切换是通过操作系统提供的消息机制来完成的，比如邮箱、信号量、消息队列等，模块之间没有其他的耦合。如果需要增加或减少系统功能，只要在相应的任务中增加或删除模块，就可以使系统多功能化、多样化，从而使系统具有开放性和可扩展性。
3结论
本文从控制器和伺服驱动两个方面分析了现有数控冲床进给系统的现状，并针对这些进给系统的不足，提出了一种基于ARM的嵌入式系统方案。采用直线电机作为X、Y轴控制电机，节省了人力资源和原材料，提高了可靠性，大大提高了控制精度和现代化程度。