基于TwinCAT平台的多轴开放体系结构设计与实现

CNC system for multi-axis control，this paper proposes a newdesign ideas on open-architecture CNC system for multi--axis control： Open--architecture hardware system should be built on astandard basis of common hardware ；Open-architecture software system should be built on the software basis with modularstructure. Based on the above ideas，this paper has analyzed the features and functions of TwinCAT IPC software and itsadvantages in the development of open-architecture CNC system with coresponding elaboration on hardware and softwarestructural design of the open-architecture CNC system for multiple axes control built on the TwinCAT IPC platform and itsimplementation process.By linking the hardware between the servo system and control card and incorporating VC programdesign，a hasicpen-architecture model is realized to gain practical expeiience for in-depth development of subsequent multi-axis CNC systems。

Key W ords： Multi·-axis CNC System Open--architecture Structure TwinCAT五 轴 数 控 技 术 是 目 前 机 械 制 造 业 比 较 重 视 的 技术 ，它 是 以计算 机作 为控 制 核心 ，通过 闭环 电路 系 统控制 5个 伺 服 电 机 .适 用 于 加 工 外 形 复 杂 的 产 品 。随 着 复杂产 品更 新换 代速 度 的提 高 ，对 五轴 数 控加 工 的柔性化也 提 出 了更 高 的要求 ，而 五轴 数控 机 床在 高速 高精加 T 中 发 挥 着 不 可 替 代 的作 用 。。-]。

然 而 。传统 的 数控体 系具 有 封闭 性 ，控 制模 式 比较单 - .这 在 - 定 程 度 上 阻 碍 了数 控 技 术 向 更 高 性 能 和智 能 化 方 向 的 发 展 ， 已经 渐 渐 不 能 适 应 当前 产 品 市 场化 、多 元 化 的发 展 理 念 。目前 许 多 国 家 都 在 研 究 和 开 发具 有 开 放 性 的 数 控 系 统 和 技 术 ，投 入 了 大 量 的 人 力 、物力资源 ，目的都是 要尽 快适 应 这- 发展 趋势 ，夺 取高 速高精 加T 制造业 的控 制权 。

开放 式 数 控 系统 - 般 采 用分 块 式 的 体 系结 构 ，硬件 结构 和软 件结 构 都有 各 自的通用 平 台 ，而且 生 产效率高 ，降低 了 生产 成本 ，缩 短 了加 工周 期 ，还 可 以根 据用 户 的需要 进 行各 种软 硬件 的更 换 ，其 系统 中的许 多软 件 都 是 遵 循 国 际 标 准 的 ，可 以 根 据 需 要 进 行 软 件 的再 次 开 发 J国家 f1然科学基金资助项臼(编号：51275485)收稿 日期：2012年 10月2013/3开 放式 数控 系统 的硬 件 系统应 该建 立在 -种 标 准的 、通 用 的 硬 件 基 础 之 上 ，而 软 件 系 统 则 应 该 建 立 在 模 块 化 、 多 结 构 的 软 件 基 础 之 上 。 本 文 主 要 讨 论 了TwinCAT这 - 工 控 软 件 的 特 点 、功 能 以 及 其 在 开 发 数控 系 统 过 程 中 的 优 越 性 。

1 TwlnCAT平台简介TwinCAT fThe W indows Control and AutomationTechnology1是 由德 国倍 福 (Beekhoff)公 司开 发 的基于PC-Based技 术 的 工 业 控 制 软 件 ，该 软 件 已 广 泛 应 用 于电 力 、风 能 、水 处 理 、自动 化 制 造 、纺 织 印 染 等 行 业 。存上 海 世 博 会 上 ， 南 上 海 大 学 研 发 的 京 剧 表 演 机 器 人 成为 众 多 国 内 外 观 众 瞩 目 的 焦 点 ，Beckhof 的 TwinCAT被用 作 其 自动化 系统 。在 德 国，毫马 汽车公 司 的喷 涂车间 ，设 有 2条符 合最 新全 球标 准 的生 产线 .总共 用 了55台 基 于 TwinCAT软 件 的 控 制 面 板 用 于 实 现 整 个 应用 系 统 的 可 视 化 。TwinCAT软 件 的 1作 界 面 如 图 1所示 。

该 软 件采 用 了标 准 的 windows NT 4.0操 作 系统 ，遵 循 IEC61131-3 PLC同 际 标 准 ，支 持 5种 常 用 编 程 语 言 ，功 能 强 大 ，操 作 方 便 。软 件 中 自带 有 编 程 程 序 ，用 于机械制造51卷 第583期