等离子熔积直接快速成形是可以低成本成形高熔点满密度金属零件的快速成形方法,在航空或航天制造方面有着广阔的应用前景。然而,目前等离子熔积直接快速成形在成形精度上还存在有待解决的问题。等离子熔积成形影响因素较多,对成形过程的控制处在开环的状态。现有等离子快速成形系统的数控系统是专用的封闭式系统,难以与堆焊控制系统形成交互以结合高速铣削光整加工技术构成等离子熔积的闭环控制,开发一台能与堆焊控制系统交互控制的开放式数控系统是本课题的研究目的。本文主要研究了等离子熔积快速成形设备数控系统的设计,采用PMAC运动控制器和工控机构成开放式数控硬件系统,利用DLL软件技术开发了上位机控制软件实现了高性能开放式运动控制功能。数控系统采用功能强大的PMAC2A-PC104型多轴运动控制器作为其实时控制核心,实现了5坐标轴联动控制;采用具有智能化的自动调整功能的松下交流伺服系统,能实现快速平稳定位;通过共享DPRAM存储器,实现了主机与运动控制器的高速通信。深入研究了运动控制器与伺服单元及编码器的接口控制技术;通过相应的设置及硬件连接实现了手轮脉冲跟随功能和主轴变频器调速及正反转的控制功能。软件系统包含下位机实时控制模块和上位机系统管理模块两部分。下位机实时控制模块用于伺服驱动系统的实时控制,实现了变量的初始化、电气控制的PLC功能以及G代码的解释执行功能。上位机系统管理模块用于系统资源分配和程序调度,通过DLL技术实现了IPC与PMAC运动控制器的通信及G代码的控制传送等功能;人机界面还对整个系统的加工过程参数进行动态显示,使用户对于系统的运行状态和实时参数有了一个很清晰、直观的把握。本系统具备完备的软硬件控制功能,不仅能独立实现数控系统的功能,还可集成等离子的堆焊控制功能,构建一个闭环控制的快速成形系统。除此之外,系统具有高度的开放性,为软硬件功能的扩展和进行更进一步的开发提供了广阔的平台。