【文章內(nèi)容簡介】 是制造業(yè)將來發(fā)展的趨勢。本程序的設(shè)計開發(fā)分為兩部分，前部分主要調(diào)用 AUTOCAD、設(shè)計圖形、保存圖形并以 DXF 格式輸出，后部分主要驅(qū)動電機(jī)運動，完成零件的加工。程序的執(zhí)行過程如圖 所示。 圖 程序執(zhí)行流程圖 AUTOCAD的程序設(shè)計 本程序的設(shè)計開發(fā)有別以往對 AUTOCAD的設(shè)計開發(fā)，我們采用調(diào)用的方式打開 AUTOCAD打 開 本 程 序序 調(diào)用 AUTOCAD 零件的設(shè)計 以 DXF格式輸出并回到本程序的控制界面 獲得數(shù)據(jù) 電機(jī)運動加工 四川大學(xué)本科畢業(yè)論文 基于 AutoCAD 和 MPC02運動控制程序的開發(fā) 10 軟件，然后在 AUTOCAD 里進(jìn)行零件的設(shè)計開發(fā)，并將設(shè)計完后的零件以“ *.dxf”格式保存在特定的位置，這一步是比較重要的一步，也是決定我們能否獲得可靠數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，所以我們這一步也用了比較多的時間來設(shè)計，確保正確無誤。 基于 MPC02的運動控 制 MPC02 配備了功能強(qiáng)大、內(nèi)容豐富的運動控制驅(qū)動軟件工具，其運動函數(shù)庫可用于二次開發(fā)，用戶只要用 VC++或 Visual Basic 等支持 DLL 調(diào)用的開發(fā)工具編制所需的用戶界面程序，并把它與 MPC02 運動庫鏈接起來，就可以開發(fā)出自己的控制系統(tǒng)，例如數(shù)控系統(tǒng)、檢測設(shè)備、自動生產(chǎn)線等。在這里我們開發(fā)的程序是把在 AUTOCAD 軟件里設(shè)計的零件，通過 MPC02 加工完成的，這類似于數(shù)控系統(tǒng)。在接下來的第三章中，我將會詳細(xì)的介紹這部分的設(shè)計過程。 四川大學(xué)本科畢業(yè)論文 基于 AutoCAD 和 MPC02運動控制程序的開發(fā) 11 第二章 MPC02運 動控制介紹 概述 MPC02 控制卡是基于 PC 機(jī) PCI總線的步進(jìn)電機(jī)或數(shù)字式伺服電機(jī)的上位控制單元，它與 PC 機(jī)構(gòu)成主從式控制結(jié)構(gòu)： PC 機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控等方面的工作（例如鍵盤和鼠標(biāo)的管理、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示、控制指令的發(fā)送、外部信號的監(jiān)控等等）； MPC02 卡完成運動控制的所有細(xì)節(jié)（包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等）。每塊 MPC02 卡可控制 3 軸步進(jìn)電機(jī)或數(shù)字式伺服電機(jī)，并支持多卡共用，以實現(xiàn)多于三個運動軸的控制；每軸均可輸出脈沖和方向信號，以控 制電機(jī)的運轉(zhuǎn)；同時，可外接原點、減速、限位等開關(guān)信號，以實現(xiàn)回原點、保護(hù)等功能，這些開關(guān)信號由 MPC02 卡自動檢測并作出反應(yīng)。另外， MPC02 卡還提供了適用于伺服系統(tǒng)的伺服使能和偏差清零信號接口，以及供用戶使用的通用 I/O 接口。 MPC02 卡采用先進(jìn)的專用控制芯片，具有梯形及 S形升降速曲線，最高輸出頻率可達(dá) ，帶有編碼器反饋端口，主要適用于數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)或閉環(huán)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。 MPC02 配備了功能強(qiáng)大、內(nèi)容豐富的運動控制驅(qū)動軟件工具。 MPC02 在插補算法和運動函數(shù)的執(zhí)行效率 方面采用了更有效的方法，提高了插補精度、插補速度和實時性。這些軟件工具主要分為示范軟件和運動函數(shù)庫兩大類。利用 MPC02 的示范軟件既可以很快地熟悉 MPC02 控制卡的軟、硬件功能，又可以方便快捷地測試執(zhí)行電機(jī)及驅(qū)動系統(tǒng)在完成各種運動時的性能特性。 MPC02 運動函數(shù)庫用于二次開發(fā)，用戶只要用 VC＋＋或 Visual Basic等支持 DLL調(diào)用的開發(fā)工具編制所需的用戶界面程序，并把它與 MPC02 運動庫鏈接起來，就可以開發(fā)出自己的控制系統(tǒng)，例如：數(shù)控系統(tǒng)、檢測設(shè)備、自動生產(chǎn)線等。 MPC02 的運動函數(shù)庫能夠完成與運動控 制有關(guān)的復(fù)雜細(xì)節(jié)（比如：升降速、直線插補、圓弧插補等），這樣就可以大大縮短控制系統(tǒng)的開發(fā)周期。 MPC02 硬件介紹 MPC02硬件結(jié)構(gòu) MPC02 控制卡作為開發(fā)運動控制系統(tǒng)的平臺，其結(jié)構(gòu)是開放式的。該卡插在 PC 機(jī) PCI擴(kuò)展槽內(nèi)使用，同時使用控制卡的數(shù)量和各卡上的控制軸數(shù)可方便地配置； MPC02 卡提供了功能強(qiáng)大的運動控制函數(shù)庫，并可以充分利用 PC 機(jī)現(xiàn)有的資源來開發(fā)完美的運動控制系統(tǒng)。 MPC02 控制卡的結(jié)構(gòu)示意圖如下： 四川大學(xué)本科畢業(yè)論文 基于 AutoCAD 和 MPC02運動控制程序的開發(fā) 12 MPC02的技術(shù)特性和使用范圍 MPC02控制卡主要特征有：開放式結(jié)構(gòu)、使用簡便、功能豐富、可靠性高等。 MPC02的特征體現(xiàn)在硬件和軟件兩個方面：在硬件方面采用 PC機(jī)的 PCI總線方式，適用范圍廣，卡上無需進(jìn)行任何跳線設(shè)置，所有資源自動配置在 Windows98及 Windows2021操作系統(tǒng)中支持即插即用，使用非常方便； MPC02的接線方式采用 SISC型插頭，可使用屏蔽線纜，并且所有的輸入、輸出信號均用光電隔離，提高了控制卡的可靠性和抗干擾能力；在軟件方面提供了豐富的運動控制函數(shù)庫，以滿足不同的應(yīng)用要求。用戶只需根據(jù)控制系統(tǒng)的要求編制人機(jī)界面 ，并調(diào)用 MPC02運動函數(shù)庫中的指令函數(shù)，就可以開發(fā)出既滿足要求又成本低廉的多軸運動控制系統(tǒng)。 MPC02的技術(shù)指標(biāo)主要有： ? 3軸步進(jìn)機(jī)或數(shù)字式伺服控制； ? 脈沖輸出速度可代 。 ? 梯形、 S形加速度； ? 運動中可變速； ? 多軸高速線性插補； ? 圓弧、橢圓和螺旋插補； ? 可輸脈沖 /方向或雙脈沖信號； ? 每軸帶有 Servo on和 Servo cls信號 ? 每軸帶有原點、減速和限位開關(guān)等接口； ? 4個通用輸入開關(guān)信號， 8個通用輸出開關(guān)信號； ? 可外接編碼器位置反饋（ A型）； ? 具有外部定時器中斷； ? WINDOWS環(huán)境下 WDM、 DLL庫； ? 演示和測試軟件、例子程序。 正是由于 MPC02 的開放式結(jié)構(gòu)，使之應(yīng)用范圍十分廣泛，在由步進(jìn)機(jī)和數(shù)字式伺服機(jī)組成的基于 PC機(jī)的運動系統(tǒng)中，都可以使用 MPC02 作為核心控制單元，例如： 四川大學(xué)本科畢業(yè)論文 基于 AutoCAD 和 MPC02運動控制程序的開發(fā) 13 ? 數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人等； ? XYZ控制臺； ? 繪圖儀、雕刻機(jī)、印刷機(jī)械； ? 送料裝置、云臺； ? 打標(biāo)機(jī)、繞線機(jī)； ? 醫(yī)療設(shè)備； ? 包裝機(jī)械、紡織機(jī)械； 等等。 MPC02的接口技術(shù) MPC02 控制卡采用 68 芯 SISC 接口，外接線可采用屏蔽線纜，以提高控制卡的抗干擾能力。其中開關(guān)量信號（原點、減速、限位 以及 I/O 信號等）采用 12~24DCV 光電隔離；脈沖量信號（脈沖、方向、編碼器反饋等）采用 5DCV 高速光電隔離。 MPC02 卡 SISC68 的接口定義為表 ： 表 編號 名稱 定 義 編號 名稱 定 義 1 OUT7 輸出 7 2 OUT6 輸出 6 3 OUT5 輸出 5 4 OUT4 輸出 4 5 OUT3 輸出 3 6 OUT2 輸出 2 7 OUT1 輸出 1 8 OUT0 輸出 0 9 SRV1 伺服使能 1 10 CLR1 偏差清零 1 11 SRV2 伺服使能 2 12 CLR2 偏差清零 2 13 SRV3 伺服使能 3 14 CLR3 偏差清零 3 15 GND24 +24V電源地 16 DCV24 +24V電源正 17 PUL1 脈沖 1 18 PUL1+ 脈沖 1+ 19 DIR1 方向 1 20 DIR1+ 方向 1+ 21 PUL2 脈沖 2 22 PUL2+ 脈沖 2+ 23 DIR2 方向 2 24 DIR2+ 方向 2+ 25 PUL3 脈沖 3 26 PUL3+ 脈沖 3+ 27 DIR3 方向 3 28 DIR3+ 方向 3+ 29 GND5 +5V電源地 30 DCV5 +5V電源正 31 IN1 輸入 1 32 IN2 輸入 2 33 IN3 輸入 3 34 IN4 輸入 4 四川大學(xué)本科畢業(yè)論文 基于 AutoCAD 和 MPC02運動控制程序的開發(fā) 14 編號 名稱 定 義 編號 名稱 定 義 35 EA3+ 編碼器 A3+ 36 EA3 編碼器 A3 37 EB3+ 編碼器 B3+ 38 EB3 編碼器 B3 39 EZ3+ 編碼器 Z3+ 40 EZ3 編碼器 Z3 41 EA2+ 編碼器 A2+ 42 EA2 編碼器 A2 43 EB2+ 編碼器 B2+ 44 EB2 編碼器 B2 45 EZ2+ 編碼器 Z2+ 46 EZ2 編碼器 Z2 47 EA1+ 編碼器 A1+ 48 EA1 編碼器 A1 49 EB1+ 編碼器 B1+ 50 EB1 編碼器 B1 51 EZ1+ 編碼器 Z1+ 52 EZ1 編碼器 Z1 53 SD1 負(fù)向減速 1 54 SD1+ 正向減速 1 55 EL1 負(fù)向限位 1 56 EL1+ 正向限位 1 57 ORG1 原點 1 58 SD2 負(fù)向減速 2 59 SD2+ 正向減速 2 60 EL2 負(fù) 向限位 2 61 EL2+ 正向限位 2 62 ORG2 原點 2 63 SD3 負(fù)向減速 3 64 SD3+ 正向減速 3 65 EL3 負(fù)向限位 3 66 EL3+ 正向限位 3 67 ORG3 原點 3 68 ALM 外部報警輸入 表 （續(xù)表） 注：除通用輸入 /輸出信號外，信號名稱中的 3 分別對應(yīng) MPC02 卡上的第 3軸。 各接口信號的詳細(xì)說明如下表 ： 表 類型 功能 編號 說 明 脈 沖 量 信 號 脈沖 /方向 17~28 脈沖 /方向信號與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器或數(shù)字式伺服電機(jī)驅(qū)動器相連以控制其運轉(zhuǎn)。 脈沖 /方向信號為光電隔離的差分式輸出信號，以提高其抗干擾能力。對于僅需要單端式信號的驅(qū)動器，只要接該差分信號的正端即可（參見接線方法）；對于接收雙脈沖信號的驅(qū)動器， PUL 端為正轉(zhuǎn)（ CW）脈沖輸出端， DIR 端為反轉(zhuǎn)（ CCW）脈沖輸出端（這種情況下，應(yīng)調(diào)用set_output_mode設(shè)置 MPC02卡的脈沖輸出模式，參見 set_output_mode函數(shù)說明）。 編碼器反饋 35~52 編碼器反饋輸入接口用于接收外部旋轉(zhuǎn)式光電編碼器或直線光柵尺等的 A/B相 90176。相位差信號和 Z相零位信號。 MPC02 卡的編碼器反饋輸入采用光電隔離的差分接收方式。對于單端輸出的編碼器信號，將 MPC02卡的信號正端（ +）接編碼器電源（應(yīng)為 +5V電源，若不是 +5V請與供應(yīng)商聯(lián)系）的正極，信號負(fù)端（ ）接編碼器的單端信號。 光隔電 2 30 +5V光電隔離電源。為脈沖 /方向提供光電隔離和差分信號的驅(qū)動。該電四川大學(xué)本科畢業(yè)論文 基于 AutoCAD 和 MPC02運動控制程序的開發(fā) 15 源 源由外部提供。 開 關(guān) 量 信 號 限位 5 56 60、 61 6 66 MPC02卡 上每個控制軸有兩個限位輸入信號（ EL+和 EL）。在 MPC02卡發(fā)送脈沖時，如果接收到相應(yīng)的限位信號， MPC02 卡將立即停止發(fā)送脈沖。 減速 5 54 5 59 6 64 MPC02卡上每個控制軸有兩個減速輸入信號（ SD+和 SD）。在 MPC02卡執(zhí)行快速指令發(fā)送脈沖時，如果接收到相應(yīng)的減速信號， MPC02 卡將以設(shè)定的加速度減速至低速。 原點 5 6 67 MPC02卡上每個控制軸有一個原點輸入信號（ ORG）。在 MPC02卡執(zhí)行回原點指令發(fā)送脈沖時，如果接收到相應(yīng)的原點信號，即表示已到 達(dá)原點，MPC02卡將立即停止發(fā)送脈沖。 伺服使能 1 13 MPC02 卡上每個控制軸有一個伺服使能輸出信號（ SR