基于PC的开放运动控制系统的设计.pdf

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1、工业基于PC的开放运动控制系统的设计赵韶东．田翔(广州机床厂有限公司，广东广州511430)运动控制系统的发展及定义的分析．运用软、硬件的设计方法，自行开发出一套两轴车床控制系统。它采用动控制卡为平台．将工控机作为系统管理平台，用于实现人机交互和程序管理，PMAC卡用于完成各轴的运制．他们之间通过总线和双端口RAM两种方式进行通讯，协调完成控制系统的各种功能。系统；IPC；文档视图结构；双端口RAM中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009—9492(2010)07—0021-03l引言2车床控制系

2、统原理设计传统运动控制系统如数控系统(CNC)是一种专用的下面以C606123微型车床试验平台为例。来介绍其控封闭体系结构的系统．但由于其采用一种完全封闭的体系制系统设计的内容。结构．往往存在以下缺点：车床控制系统采用PC+运动控制板结构，以PC机为(1)系统硬件是各厂商专门设计的，不具备互换性；开发平台。采用美国DeltaTau公司的基于PC的多轴运动(2)系统软件结构是专用的，系统功能的扩充以及更控制卡PMAC．它提供运动控制、逻辑控制、内务处理、新完全依赖于生产厂商．用户难以添加或修改新的控制方同主机的交

3、互等基本数控功能。控制卡本身具有CPU，同案或扩展新的功能：时开放通信端口和结构的大部分地址空间．实现与通用PC(3)采用专门的开发工具。尽管有很多数控系统也可相结合。另配置两套松下数字式交流伺服系统。来构建出以由用户做人机界面．但必须使用专门的开发工具。需耗一套开放式运动控制系统。费较多的人力，而且对它的功能扩展、改变和维修。很多PC机实现程序的输入、编辑，参数的设置，运动状态都必须求助于系统供应商。的实时显示及软件仿真等功能。PMAC卡的2个通道与2开放式运动控制系统相对于传统的控制系统而言．具套交流伺服系

4、统相连，实现电动机控制信号的输出及光电有灵活配置资源的优点，其应用前景广阔，对开发具有自编码器反馈信号的采集．完成轴的运动控制．通过PMAC主版权的开放式控制系统平台具有积极的意义。卡提供的L／O接口来实现PLC功能，如检测行程限位、机随着开放结构的运动控制系统的诞生和技术的不断床回零等信号，控制机床的冷却、换刀、控制程序运行和完善，数控机床制造商可以通过在这种开放结构系统的手动调整机床等功能。控制系统硬件原理框图见图1。平台上增加一定的硬件和软件来构建自己的系统。目前．3控制系统软件设计开放式数控系统有两种基

5、本结构：(1)PC嵌入CNC；车床系统控制软件设计主要包括的功能有：回零、手(2)PC+运动控制板。动连续进给、增量进给、位置显示、程序编辑、自动运行许多传统的数控系统产家在生产这类数控系统时不用等功能模式。投入很大的人力物力就可以对原来的数控系统作出较大的软件开发工具：MicrosoftVisualC++6．0，Pcom32。改动，大多采用第(1)种方案结构；而对于其它新兴的或系统平台：WindowsXP。是熟悉计算机应用的系统生产厂家，其更多的采用第(2)软件架构采用单文档多视图结构。文档为应用软件的种方案

6、结构。这种开放结构系统的产品在市场上出现并呈数据中心．负责与运动控制卡的连接与通讯．以及各视图快速扩大之势，对那些传统的数控系统提出了挑战⋯。之间的数据交换。收稿日期：2010—05—12控制3．2系统主要功能模块设计3．2．1回零操作(1)机床不安装独立的回零开关．在回零时就要借用限位开关中的一个作为回零开关使用。在接收回零指令时，先设置卡的相关标志位以使限位功能失效。由于在上次停车时有可能就停在限位位置上，为防止回零失败或导致撞车现象，首先判断当前位置是不是在限位位置上，若不在可以直接进行回零运动，否则应先

7、往回退一段距离。再执行回零运动。在回零运动完成后再恢复限位功能为有效状态，以使限位开关能够正常工作。(2)在回零搜索过程中存在位置捕获误差，为能获得准确零位捕获。采用两次回零，第一次执行快速回零运动，以快速找到零点的大致位置；然后改变运行速度。再进行一次准确回零运动。图1车床数控系统构成原理图(3)回零偏置，由于是借用了正向限位开关作为回零捕获信号，为防止回零之后就处在限位触发状态，要求以3．1软件结构设计回零捕获位置往负方向退回一定距离作为机床零点，这就系统应用软件能够将各轴的运动坐标在应用程序界面要求设置一

8、个回零偏置。详见图3回零控制程序流程图。的坐标显示区域准确显示．并对轴运动进行手动控制、运动程序自动控制．软件提供运动程序的打开、编辑、修改及保存服务。软件采用单文档多视图结构，这样既能实现根据用户需要分别显示所需要数据类型和操作接口，又可以保证软件运行时与控制卡连接唯一的连接，避免多个连接时访问冲突的问题[2]。文档作为应用软件的数据中心，负责与运动控制卡的连接与通讯，以及各视图之间