贝加莱数控激光切割机控制系统方案

4.1贝加莱GMC通用运动控制概念

建立在面向对象的编程基础上，通用的Windows平台提供了服务和PVI的接口，通过PVI接口与CNC软件库ARNC0软件库进行交互，这包括了显示、运动控制、PLC程序，在ARNC0（原来称为AR010）库中，从上图我们可以看到，PLC、运动控制、显示任务、服务任务均可以在一个统一的平台下运行，这带来了诸多的好处。

4.1.1贝加莱一体化的激光功率与CNC同步控制

传统的激光功率控制通常由激光器的制造商提供一个PLC的控制，而整机的系统提供商则通过通信方式给出速度值，作为功率控制器的调节依据，然而，这里存在的问题在于，功率控制器厂商所提供的是依据其对激光功率控制本身的工艺而设计的子系统，而CNC系统则是考虑运动控制本身而产生的子系统，两个系统之间有一个同步和协调的问题，这带来了非常多的偏差。

而BR的GMC架构则使得激光功率的PLC控制和CNC本身的控制融为一体，在软件上来看，CNC任务和功率控制的逻辑任务均是运行在ARNC0平台上的任务，其之间的软件为紧密的耦合关系，而在硬件上，通过Ethernet POWERLINK总线，X,Y轴的运动速度被计算并反馈给系统，系统会同时处理激光功率控制任务，CNC系统采用400uS的高速刷新，而功率控制也可以在相应的循环周期上被处理，以便与运动紧密耦合。

这一设计确保了运动与激光功率的融合，确保了加工精度和生产速度的灵活调整。

对于辅助气体的控制同样如此，将整个切割过程建立模型，可以确保气体的压力根据材料、厚度、功率等进行调整，从而确保辅助气体为切割过程提供良好的保障，提高切割质量。

4.1.2机械补偿控制

除了传统的CNC和控制功能，BR系统同时增加了机械补偿控制功能，对于很多切割而言，尤其是大型切割系统，其电机驱动的机械单元惯量较大，这会造成惯量不匹配而带来的切割质量问题，例如：圆角和方角的切割，由于惯量较大，通常其在高速运行时会造成过量，而无法形成高精度的切割轮廓。

通过ACOPOSmulti驱动系统中的前馈控制算法，机械系统的惯量和扭矩需求被预先给定一个前馈值，从而确保其加工中快速实现定位响应。

4.1.3蛙跳功能设计

由于ACOPOS伺服系统具有可自由编辑的曲线，可以根据起始点、终结点、各开关响应时间等设计一条最为光滑而快速的曲线，降低机器振动的同时实现最高效的曲线重定位。

从一个切割到另一个切割点，最完美的曲线设计－传统的系统都是没有蛙跳功能，将Z轴参与到X,Y的插补中去，跳的好而又稳定，对于轴控制的响应周期的要求。如上图，SP-Start Point,MP-Middle Point,EP-End Point, Zmax则代表了Z轴参与X,Y轴插补的位置曲线，该曲线在ACOPOSmulti驱动系统中根据设定点完成中间的曲线自动生成，一方面，确保高速，另一个方面确保机械冲击小的平滑过渡。

4.1.4CNC图形显示

Automation Studio是一个集成化的可视化开发平台，它提供了CNC加工过程中的图形处理，并能根据需要对这些图形进行保存、处理，由于该系统采用APC，可支持高性能处理器对于图形任务的处理，并且APC开放的接口和Windows XP系统可支持丰富的图形编辑与设计，通过PVI与Automation Runtime系统进行衔接，这使得Windows丰富的图形和开发能力与实时控制任务紧密结合，因此，能够实现一个完全可视化的开发过程，最终交给End User的是一个易于操作和使用而功能强大的系统。