多軸運動控制器在轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

其中上位機主要根據(jù)控制規(guī)律進行計算、處理、邏輯判斷和存儲，實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺控制的集中監(jiān)控、綜合管理，主要實現(xiàn)系統(tǒng)實時在線綜合管理、性能檢測、安全保護及監(jiān)控管理以及數(shù)據(jù)采集與處理功能。在轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)運行過程中，上位機完成轉(zhuǎn)臺系統(tǒng)性能參數(shù)的圖形顯示、數(shù)據(jù)處理，得出系統(tǒng)工作所必需的指令和參數(shù)。由于工業(yè)控制計算機抗震性和抗干擾能力強,工作可靠性高，目前被廣泛用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集處理及伺服系統(tǒng)的上位計算機。本系統(tǒng)采用研華工控機作為上位機，集中控制多套伺服系統(tǒng)。
　 下位機是轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)的直接控制級，構(gòu)成轉(zhuǎn)臺內(nèi)、中、外框三個獨立的伺服控制回路。下位機完成伺服控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理、控制律的實施并實現(xiàn)與上位機實時通信。本系統(tǒng)中下位機由PMAC充當，PMAC控制卡通過標準總線與上位機相聯(lián)，碼盤等測速或測角機構(gòu)通過PMAC上的DD接口傳遞位置、速度等信息，經(jīng)PMAC處理，并按上位機給出的控制要求通過PMAC上的DA接口輸出合適的電平信號控制轉(zhuǎn)臺上的電機運動，從而構(gòu)成控制閉環(huán)。
　 另外，PMAC通過總線向上位機交換報告轉(zhuǎn)臺位置、運行安全等信息，并從上位機獲得程序運行所需要的命令，如程序開始、結(jié)束和系統(tǒng)復位等。由于PMAC自身的特性，使諸如碼盤信號換算、行程限位等功能可以很方便地實現(xiàn)，且PMAC的可編程特性使系統(tǒng)具有很強的擴展能力，整個系統(tǒng)構(gòu)成要比普通的上下位機系統(tǒng)顯得簡單實用。而PMAC的使用也使系統(tǒng)更具通用性，只需作少量調(diào)整即可應(yīng)用于其他設(shè)備。
4 運動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
本課題中下位機選用PMAC運動控制卡。該運動控制卡是現(xiàn)在使用的比較普遍、可靠性很高的多軸運動控制器，它的核心硬件是DSP與FPGA，提供運動控制、邏輯控制、數(shù)據(jù)采集、信息處理、同主機交互等強大的資源，其最大的特點是軟硬件的開放性。PMAC可以通過執(zhí)行軟件（PEWIN）實現(xiàn)各種控制的基本操作及系統(tǒng)調(diào)試，從而實現(xiàn)執(zhí)行運動程序、執(zhí)行PLC程序、伺服環(huán)更新、資源管理等主要功能。
　 對于轉(zhuǎn)臺的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)功能實現(xiàn)實際由工控機和PMAC卡共同分擔完成，運動控制軟件包括2個部分：工控機主要完成人機界面、系統(tǒng)任務(wù)管理、視頻顯示、方位角度計算與發(fā)送等功能；MAC卡主要實現(xiàn)所要求的運動控制、I/O管理、PLC等功能。
４．1上位機控制軟件的開發(fā)
　 對于轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)上位機的工控機,基于WindowsＸＰ操作系統(tǒng)，利用VisualC++6.0開發(fā)系統(tǒng)開發(fā)了轉(zhuǎn)臺運動控制系統(tǒng)軟件，具有視頻顯示、轉(zhuǎn)臺控制方式選擇、轉(zhuǎn)臺運動狀態(tài)顯示、GPS信號顯示、異常報警等功能，利用下位機封裝好的各類運動控制函數(shù)和參數(shù)設(shè)置功能函數(shù)，在上位機軟件開發(fā)時實現(xiàn)“下位機透明”式的開發(fā)，使上位機界面開發(fā)以及和其他功能集成時無須關(guān)注運動控制層的細節(jié)，從而更著重于其他方面功能的實現(xiàn)。
４.2下位機控制軟件的開發(fā)
　 下位機控制系統(tǒng)中PMAC卡上集成了豐富的運動控制指令和算法，為轉(zhuǎn)臺的運動控制提供了方便，對于轉(zhuǎn)臺控制下位機軟件的開發(fā)，充分利用PMAC卡的開放性，主要包括位置伺服模塊、PLC監(jiān)控模塊等，位置伺服模塊可通過設(shè)置PMAC卡內(nèi)部PID參數(shù)實現(xiàn)，PLC監(jiān)控模塊用于實時提取轉(zhuǎn)臺運行狀態(tài)信號，包括當前的運行方位、運行速度及是否都達到位置限位等,主要包括PMAC的設(shè)置和PMAC運動程序的編寫。
４.3 工控機與PMAC卡的通信軟件
　 外部信號通過計算機串口送入工控機，轉(zhuǎn)換成方位角度后送入PMAC卡，轉(zhuǎn)臺的運動方位信息實時通過工控機進行顯示，同時，各種控制指令也是通過工控機傳給PMAC卡，從而實現(xiàn)各種控制目的，本系統(tǒng)利用PMAC卡提供的PCOMM32通信套件，采用動態(tài)鏈接庫方式，便于上下位機軟件的模塊化和封裝并使得上位機編程環(huán)境的選擇更加自由。
　 本課題以PMAC卡為核心對三軸轉(zhuǎn)臺的硬件及軟件進行了設(shè)計，通過PMAC構(gòu)建轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)，具有實時能力強、系統(tǒng)穩(wěn)定、易操作等優(yōu)點。將PMAC作為轉(zhuǎn)臺的控制器在理論和實際上都是可行的，使系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用程序的設(shè)計大大簡化，設(shè)計者只需要較少的代碼就可以達到目的。另外，當整個系統(tǒng)投入使用并進入維護階段，采用PMAC這樣的標準部件也減少了軟／硬件維護的困難,作為三軸轉(zhuǎn)臺的改造設(shè)計是一個非常好的方法。