[发明专利]一种数控机床通信异构进给系统及其调试方法

权利要求书

1.一种数控机床通信异构进给系统的调试方法，所述的数控机床通信异构进给系统：包括：工控机、通信协议转换模块、伺服驱动器、伺服电机；其中，所述工控机的输出端与所述通信协议转换模块的输入端连接，所述通信协议转换模块的输出端与伺服驱动器的输入端连接，所述伺服驱动器的输出端通过动力电缆与伺服电机的输入端连接；其中，工控机中安装上位机控制软件后，能够识别机床当前位置且能够插补计算生成系统的指令位置，工控机将位置指令信号以EtherCAT协议传递给通信协议转换模块；

调试方法包括以下步骤：

S1：上位机控制软件配置通信协议转换模块；

S2：下位机控制软件配置伺服驱动器；

S3：设置进给系统位置环、速度环参数；

其特征在于，

S1中，上位机控制软件配置通信协议转换模块部分的调试步骤如下：

S1-1，在上位机控制软件安装目录中添加Profibus协议的描述文件；作用为使上位机控制软件和通信协议转化模块能够识别Profibus设备上传的信息，并能将生成的指令转换为Profibus协议下发给设备；

S1-2，在上位机控制软件中安装Profibus设备站点描述文件，作用为将Profibus设备唯一编号提供给上位机控制软件，实现点对点通信；

S1-3，在上位机控制软件中扫描通信协议转换模块，成功后将Profibus设备添加至通信协议转化模块下，并分配设备的分散外部号；

S1-4，添加驱动通信通道：假设机床伺服轴数为N，则需要添加的通道个数为N+1；

S1-5，设置驱动通道的通信报文和周期：依次将N+1个通信通道的报文,设置为一个390标准报文和N个105标准报文，通讯周期设置为2ms；

S1-6，添加与驱动相对应的虚拟轴，并将虚拟轴与驱动通道相关联：作用为将上位机控制软件对虚拟轴的操作转换为对驱动通道的操作；

S1-7，设置虚拟轴的编码器比例因子；计算公式为：

半闭环控制：

全闭环控制：

其中：K₁为半闭环控制时的编码器比例因子，K₂为全闭环控制时的编码器比例因子，k_l为丝杠螺距，n为电机编码器位数，num为光栅单位步进的脉冲数；

S1-8，激活项目，使上述所有配置生效。

2.根据权利要求1所述的一种数控机床通信异构进给系统的调试方法，其特征在于：

S2中，下位机控制软件配置伺服驱动器部分的调试步骤如下：

S2-1，在下位机控制软件中扫描Profibus设备：其中包括1个控制器和N个伺服轴；

S2-2，修改Profibus设备的通信报文和通信周期：将控制器通信报文设置为390标准报文，将N个伺服轴通信报文选择为105标准报文，将通信周期修改为2ms；

S2-3，DSC高性能运动控制参数设置：若控制方式为半闭环控制，则将位置反馈通道设置为电机编码器，若控制方式为全闭环控制，则将位置反馈通道设置为光栅；设置位置反馈比例因子，计算公式为：

其中：K_p为位置反馈比例因子，n为编码器位数，K_l为电机所带丝杠导程，num为光栅单位步进的脉冲数。

3.根据权利要求2所述的一种数控机床通信异构进给系统的调试方法，其特征在于：

S3中，设置系统位置环、速度环参数部分的调试步骤如下：

S3-1，调整系统速度环增益K_v；在上位机控制软件中给系统输入指令，在下位机控制软件中不断增大DSC算法中的K_v值，直至电机到达极限出现蜂鸣声，记录此时的比例系数K_r，则最终系统的速度环增益K_v设置为：

K_v＝0.45×K_r

S3-2，调整系统位置环增益KPC；在上位机控制软件中给系统输入指令，观察系统输出延时时间，若大于10ms，则在上位机控制软件中增大KPC值，直到延时时间缩小至10ms以内。