基于pc運(yùn)動控制板卡的交流伺服控制系統(tǒng)(已修改)
2025-05-18 00:26 本頁面
【正文】 開放式運(yùn)動控制系統(tǒng) PMAC運(yùn)動控制器 PCI運(yùn)動控制卡設(shè)計 基于 PC的伺服運(yùn)動控制系統(tǒng)是一種開放式結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，可以充分利用 PC機(jī)的資源和第三方軟件資源 完成用戶應(yīng)用程序的開發(fā)，將生成的應(yīng)用程序指令通過 PC并行總線傳送給運(yùn)動控制器，運(yùn)動控制器根據(jù)來自 PC機(jī)的應(yīng)用程序命令，按照設(shè)定的運(yùn)動模式，向驅(qū)動器發(fā)出運(yùn)動指令，完成相應(yīng)的實時運(yùn)動規(guī)劃。 開放式運(yùn)動控制系統(tǒng) 開放式數(shù)控系統(tǒng) 一般數(shù)控系統(tǒng)由 3部分組成： 1， MMC： 人機(jī)接口 2， CNC： 運(yùn)動控制部分， 包括伺服部分，但一般 主軸在 PLC部分。 3， PLC： 機(jī)床的順控部分 人機(jī)接口 NC控制器 伺服驅(qū)動器 數(shù)控機(jī)床 傳感器 機(jī)床強(qiáng)電 MMC CNC PLC 開放式運(yùn)動控制系統(tǒng) 傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)軟件功能模塊 數(shù)控裝置 控制模塊 管理模塊 電機(jī)運(yùn)動控制 位置運(yùn)動控制 插補(bǔ)計算 刀補(bǔ)計算 速度處理 G功能處理 監(jiān)控處理 中斷處理 PLC處理 誤差補(bǔ)償 數(shù)控軟件功能模塊 電機(jī)運(yùn)動控制 插補(bǔ)計算 刀補(bǔ)計算 監(jiān)控處理 中斷處理 勻速控制 加/減速控制 直線、圓弧插補(bǔ) 螺旋線 、空間插補(bǔ) 刀具半徑補(bǔ)償 刀具長度補(bǔ)償 鍵盤處理 顯示處理 報警處理 急停處理 部分控制模塊功能 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，暴露出許多自身固有的缺陷。 最大的問題是，這些數(shù)控系統(tǒng)都是專門設(shè)計的 ，它們具有不同的編程語言、非標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)接口、多種實時操作系統(tǒng)、非標(biāo)準(zhǔn)的硬件接口等，這些缺陷造成了數(shù)控系統(tǒng)使用和維護(hù)的不便，也限制了數(shù)控技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。 為了解決這些問題，人們提出了“開放式數(shù)控系統(tǒng)”的概念。這個概念最早見于 1987年美國的 NGC(Next Generation Controller)計劃， NGC控制技術(shù)通過實現(xiàn)基于相互操作和分級式的軟件模塊的“開放式系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（ SOSAS）”找到解決問題的辦法。 一個開放式的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)能夠使供應(yīng)商為實現(xiàn)專門的最佳方案去定制控制系統(tǒng)。 開放式數(shù)控系統(tǒng) （ 1）開放式數(shù)控系統(tǒng)的定義 ? IEEE關(guān)于開放式系統(tǒng)的定義： 一個開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)能夠在多平臺上運(yùn)行，能夠與其他系統(tǒng)進(jìn)行操作，并能夠給用戶提供一致的交互界面 ； 1. 系統(tǒng)互換性； 2. 可伸縮性； 3. 可移植性； 4. 互操作性； 5. 可擴(kuò)展性； 6. 不依賴于硬件、模塊化； （ 2）開放式數(shù)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式： ? PC連接型 NC 即將現(xiàn)有原型 CNC與 PC用通用串行線直接相連的一種組成形式 :DNC ? PC嵌入型 NC 即在傳統(tǒng)的專用數(shù)控機(jī)床中嵌入 PC技術(shù)， PC與CNC之間用專用總線連接。 －８４０系統(tǒng)。 ? 運(yùn)動控制器 +PC型 即在通用 PC的擴(kuò)展槽中插入運(yùn)動控制卡，完全采用以 PC為硬件平臺的數(shù)控系統(tǒng)。－ PMAC運(yùn)動控制器 ? 全軟件型 NC 即完全采用 PC的全軟件形式的數(shù)控系統(tǒng)。 NC的全部功能處理全由 PC進(jìn)行，并通過裝在 PC擴(kuò)展槽中的接口卡等進(jìn)行控制。 STEPNC （ 3） PC嵌入型 NC 即在傳統(tǒng)的專用數(shù)控機(jī)床中嵌入 PC技術(shù)， PC與 CNC之間用專用總線連接。其優(yōu)點是原型 CNC幾乎可以不加改動的使用，且數(shù)據(jù)傳送速度快、系統(tǒng)響應(yīng)快。其目的是增加數(shù)控系統(tǒng)的計算機(jī)功能，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理。如 FANUC公司的 150/160/180/210系統(tǒng)、 Siemens840D系統(tǒng)、Num1060系統(tǒng)、 AB9/360等數(shù)控系統(tǒng)。 （ 4）軟件數(shù)控 它的 CNC軟件全部裝在計算機(jī)中，而硬件部分僅是計算機(jī)與伺服驅(qū)動和外部 I/O之間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口。目前由于存在著操作系統(tǒng)的實時性標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一性及系統(tǒng)穩(wěn)定性等問題，這種系統(tǒng)目前正處于探求階段，還沒有大規(guī)模投入到實際的應(yīng)用中。目前全軟件型 NC的典型產(chǎn)品有美國 MDSI公司的 Open CNC、德國 Power Automation公司的 PA8000 NT等。 常用的運(yùn)動控制器主要包括 PLC、 PCBased運(yùn)動控制卡、專用系統(tǒng)和驅(qū)動器集成運(yùn)動控制。 運(yùn)動控制卡是一種 PCBased的運(yùn)動控制器，主要廠商包括 Delta TAU (PMAC)、 GALIL (DMC)、 Bardor、Trio（英國翠歐）、 NI、 Advantech、 Adlink、 Googol（固高）、雷賽、眾為興、成都步進(jìn)、摩信等。PMAC在高端市場表現(xiàn)最好， GALIL也表現(xiàn)不錯。從數(shù)量上講，國內(nèi)的廠商的出貨量更多，但是主要針對低端市場。 （ 5）基于運(yùn)動控制卡的開放式數(shù)控系統(tǒng) 計算機(jī) 運(yùn)動控制器 基本模塊 I/O模塊 PCI總線 數(shù)控系統(tǒng) （運(yùn)動控制器） 伺服 驅(qū)動器 開關(guān)量 I/O 其它 I/O 伺服輔助控制信號 運(yùn)動控制指令 位置反饋 伺服電機(jī) 主軸 驅(qū)動器 基于運(yùn)動控制器的數(shù)控系統(tǒng)（功能概圖） 基于運(yùn)動控制器的數(shù)控系統(tǒng)（ PCI總線） 數(shù)控裝置 控制模塊 管理模塊 電機(jī)運(yùn)動控制 位置運(yùn)動控制 插補(bǔ)計算 刀補(bǔ)計算 速度處理 G功能處理 監(jiān)控處理 中斷處理 PLC處理 誤差補(bǔ)償 基于運(yùn)動控制器的數(shù)控系統(tǒng)（軟件系統(tǒng)） PMACProgrammable MultiAxis Controller是可編程多軸運(yùn)動控制器 ， 也稱運(yùn)動控制計算機(jī) . 它主要由 MOTOROLA DSP CPU與 DELTA TAU公司開發(fā)和特制的用戶門列 IC組成 . 主要功能 : 1. 控制伺服軸 2. PLC 3. 數(shù)據(jù)采集 PMAC運(yùn)動控制器 PMAC運(yùn)動控制器結(jié)構(gòu) ? 基于 PC（ 它本身也是一臺計算機(jī) ） ? 可控制各類電機(jī) — 步進(jìn) ， 交 /直流服 ， 線性電機(jī) ， 液壓伺服 . ? 可接受各類反饋 — 增量絕對碼盤 ， 光柵尺 ， 激光干涉儀 ，電位計 ， 磁致伸縮傳感器 ， 旋轉(zhuǎn)變壓器等 . ? 多總線結(jié)構(gòu) — PC， VME， STP， PCI， 104， MACRO. ? 一卡可同時控制 8個軸 ， 可擴(kuò)展到 128個軸連動 . ? 后臺 PLC可擴(kuò)展到 1024點 . ? 可獨(dú)立運(yùn)行 RS232， 422 ? 由主機(jī)通過接口或總線發(fā)送指令 ? 在板 DPRAM選項 ? 在板 A/D轉(zhuǎn)換選項 ? 32位在板 I/O ? PWM, DAC 輸出模式 PMAC的開放式結(jié)構(gòu) PMAC系列運(yùn)動控制器 ?20MHz Motorola DSP 56001系列數(shù)據(jù)信號處理器 ?8路（數(shù)模轉(zhuǎn)換） 16位 DAC輸出 ?16個碼盤通道輸入 ?16個通用 I/O ?I/O擴(kuò)展端口 ?越程極限，回原點，伺服放大器報警，使能標(biāo)志信號接口 ?LCD和 VFD顯示端口 ?Bus an
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