多軸運動(dòng)控制器在轉臺控制系統中的應用

其中上位機主要根據控制規律進(jìn)行計算、處理、邏輯判斷和存儲，實(shí)現轉臺控制的集中監控、綜合管理，主要實(shí)現系統實(shí)時(shí)在線(xiàn)綜合管理、性能檢測、安全保護及監控管理以及數據采集與處理功能。在轉臺系統運行過(guò)程中，上位機完成轉臺系統性能參數的圖形顯示、數據處理，得出系統工作所必需的指令和參數。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，目前被廣泛用于現場(chǎng)數據采集處理及伺服系統的上位計算機。本系統采用研華工控機作為上位機，集中控制多套伺服系統。
　 下位機是轉臺控制系統的直接控制級，構成轉臺內、中、外框三個(gè)獨立的伺服控制回路。下位機完成伺服控制系統的數據采集與處理、控制律的實(shí)施并實(shí)現與上位機實(shí)時(shí)通信。本系統中下位機由PMAC充當，PMAC控制卡通過(guò)標準總線(xiàn)與上位機相聯(lián)，碼盤(pán)等測速或測角機構通過(guò)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(guò)PMAC上的DA接口輸出合適的電平信號控制轉臺上的電機運動(dòng)，從而構成控制閉環(huán)。
　 另外，PMAC通過(guò)總線(xiàn)向上位機交換報告轉臺位置、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(kāi)始、結束和系統復位等。由于PMAC自身的特性，使諸如碼盤(pán)信號換算、行程限位等功能可以很方便地實(shí)現，且PMAC的可編程特性使系統具有很強的擴展能力，整個(gè)系統構成要比普通的上下位機系統顯得簡(jiǎn)單實(shí)用。而PMAC的使用也使系統更具通用性，只需作少量調整即可應用于其他設備。
4 運動(dòng)控制系統軟件設計
本課題中下位機選用PMAC運動(dòng)控制卡。該運動(dòng)控制卡是現在使用的比較普遍、可靠性很高的多軸運動(dòng)控制器，它的核心硬件是DSP與FPGA，提供運動(dòng)控制、邏輯控制、數據采集、信息處理、同主機交互等強大的資源，其最大的特點(diǎn)是軟硬件的開(kāi)放性。PMAC可以通過(guò)執行軟件（PEWIN）實(shí)現各種控制的基本操作及系統調試，從而實(shí)現執行運動(dòng)程序、執行PLC程序、伺服環(huán)更新、資源管理等主要功能。
　 對于轉臺的控制系統，系統功能實(shí)現實(shí)際由工控機和PMAC卡共同分擔完成，運動(dòng)控制軟件包括2個(gè)部分：工控機主要完成人機界面、系統任務(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(shí)現所要求的運動(dòng)控制、I/O管理、PLC等功能。
４．1上位機控制軟件的開(kāi)發(fā)
　 對于轉臺控制系統上位機的工控機,基于WindowsＸＰ操作系統，利用VisualC++6.0開(kāi)發(fā)系統開(kāi)發(fā)了轉臺運動(dòng)控制系統軟件，具有視頻顯示、轉臺控制方式選擇、轉臺運動(dòng)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(lèi)運動(dòng)控制函數和參數設置功能函數，在上位機軟件開(kāi)發(fā)時(shí)實(shí)現“下位機透明”式的開(kāi)發(fā)，使上位機界面開(kāi)發(fā)以及和其他功能集成時(shí)無(wú)須關(guān)注運動(dòng)控制層的細節，從而更著(zhù)重于其他方面功能的實(shí)現。
４.2下位機控制軟件的開(kāi)發(fā)
　 下位機控制系統中PMAC卡上集成了豐富的運動(dòng)控制指令和算法，為轉臺的運動(dòng)控制提供了方便，對于轉臺控制下位機軟件的開(kāi)發(fā)，充分利用PMAC卡的開(kāi)放性，主要包括位置伺服模塊、PLC監控模塊等，位置伺服模塊可通過(guò)設置PMAC卡內部PID參數實(shí)現，PLC監控模塊用于實(shí)時(shí)提取轉臺運行狀態(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的設置和PMAC運動(dòng)程序的編寫(xiě)。
４.3 工控機與PMAC卡的通信軟件
　 外部信號通過(guò)計算機串口送入工控機，轉換成方位角度后送入PMAC卡，轉臺的運動(dòng)方位信息實(shí)時(shí)通過(guò)工控機進(jìn)行顯示，同時(shí)，各種控制指令也是通過(guò)工控機傳給PMAC卡，從而實(shí)現各種控制目的，本系統利用PMAC卡提供的PCOMM32通信套件，采用動(dòng)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卡為核心對三軸轉臺的硬件及軟件進(jìn)行了設計，通過(guò)PMAC構建轉臺控制系統，具有實(shí)時(shí)能力強、系統穩定、易操作等優(yōu)點(diǎn)。將PMAC作為轉臺的控制器在理論和實(shí)際上都是可行的，使系統設計和應用程序的設計大大簡(jiǎn)化，設計者只需要較少的代碼就可以達到目的。另外，當整個(gè)系統投入使用并進(jìn)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,作為三軸轉臺的改造設計是一個(gè)非常好的方法。