目前,在工程领域中钢管相贯线切割下料变得越来越多,而国内钢管相贯线数控切割机厂家很少,机器价格很高,且技术尚不成熟(一是因为带焊接坡口的相贯线切割,涉及到多轴联动控制,其技术难度较大；二是实际工程中待切钢管都存在着一定的圆柱度误差,需对割枪进行自适应的调高控制)。因此,需开发一种经济、适用于大范围管件相贯线切割的控制系统(可切割出焊接坡口)。本课题来源于武汉蓝讯公司“六轴四联动相贯线数控切割机”的研发项目。　　 本文结合相贯线切割的原理、机械结构、功能及性能要求,确定了控制系统的总体方案。该系统是一种基于PC机的开放式数控系统,适应于数控系统的发展趋势。　　 控制系统包含主控系统和运动控制系统两大模块。主控系统是以加固工控机为硬件平台；主控系统的软件采用Visual C++来开发完成。运动控制系统采用双CPU,主CPU实现四轴联动的插补,从CPU进行割枪调高的处理。另外,考虑到四轴联动插补和割枪自动调高两大功能的要求,自行设计出了专用于相贯线切割的运动控制系统软、硬件；为了适应恶劣的工业环境(如等离子切割),并对系统软、硬件进行了抗干扰性的处理。本文主要对数控插补算法、运动控制系统软、硬件和主控系统的软件做了较为深入地研究,完成的工作如下:　　 (1)主控系统的主要软件模块设计主控系统的软件是在Visual C++开发环境下来进行设计。首先,对主控软件的程序框架进行了系统性的规划；在软件编写中,运用了C++的向量(vector)等数据结构及MFC编程思想；通过vector数据结构来实现对数据的动态存储。然后,主要对数据处理模块、通信处理模块及图形显示模块进行了相应的设计。　　 (2)运动控制系统的硬件设计与实现运动控制系统采用双CPU来进行分工化地功能处理。主CPU主要是通过可编程逻辑器件gal来实现对各功能模块芯片的片选及控制。六轴电机驱动模块采用了共集电极的三极管放大电路；掉电保护模块采用了电压比较的电路；按键扫描功能是通过基于移位寄存器HC164的行列扫描电路来实现。从CPU主要对割枪调高进行控制；通过基于高线性光耦HCNR201的隔离电路来实现割枪的自动调高功能。另外,在运动控制系统的电路设计及PCB绘制中,采取了很多的抗干扰性措施(如光耦隔离、电源滤波)。　　 (3)运动控制系统的软件设计与实现首先,确定了运动控制系统的软件总体框架及程序流程图,涉及到四维线性插补处理、割枪调高、掉电保护、单轴移动及限位信号处理等模块。　　 本课题采用容器式插补算法,设计出了容器式的四维线性插补算法,并采用汇编语言加以实现。该算法具有插补精度高、运算速度快等优点。另外,通过改变容器容值C的大小可实现四轴联动的加减速控制。　　 割枪调高模块是采用与零点电压比较的编程思想来进行软件上的实现,并对采样电压进行了数字滤波处理。掉电保护模块采用了外部中断及数字滤波的方式编写软件。另外,单轴移动模块采用了梯型加减速控制策略来实现机床的平稳运行。　　 (4)对控制系统进行了测试及切割试验测试采用由小单元到大系统(如从功能子程序、功能块到系统整体),来进行逐级地测试。另外,通过单轴移动、仿真画线的方式来完成对控制系统及整机的测试,测试内容为整机的移动精度、切割速度、自动调高的灵敏度和各轴的限位部分。另外,对各种相贯模型进行了实际地切割试验,并对发现的问题(如程序、硬件滤波)做了处理。最后,对该控制系统的实际使用情况进行了说明。　　 综上,六轴四联动相贯线切割机控制系统的性能及功能均达到了预期的效果,实现了预定的研究目标:控制系统性能稳定、工作可行。但该系统还有需进一步提高的地方,如控制系统的切割速度和精度可进一步提升。最后结合测试及实际的使用情况,对该控制系统的后续研究提出了几点期望。