多軸運(yùn)動(dòng)控制器在轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

其中上位機(jī)主要根據(jù)控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算、處理、邏輯判斷和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)控制的集中監(jiān)控、綜合管理，主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線綜合管理、性能檢測、安全保護(hù)及監(jiān)控管理以及數(shù)據(jù)采集與處理功能。在轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，上位機(jī)完成轉(zhuǎn)臺(tái)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(jì)算機(jī)抗震性和抗干擾能力強(qiáng),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(jì)算機(jī)。本系統(tǒng)采用研華工控機(jī)作為上位機(jī)，集中控制多套伺服系統(tǒng)。
　 下位機(jī)是轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)的直接控制級，構(gòu)成轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)、中、外框三個(gè)獨(dú)立的伺服控制回路。下位機(jī)完成伺服控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理、控制律的實(shí)施并實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)實(shí)時(shí)通信。本系統(tǒng)中下位機(jī)由PMAC充當(dāng)，PMAC控制卡通過標(biāo)準(zhǔn)總線與上位機(jī)相聯(lián)，碼盤等測速或測角機(jī)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(jī)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(tái)上的電機(jī)運(yùn)動(dòng)，從而構(gòu)成控制閉環(huán)。
　 另外，PMAC通過總線向上位機(jī)交換報(bào)告轉(zhuǎn)臺(tái)位置、運(yùn)行安全等信息，并從上位機(jī)獲得程序運(yùn)行所需要的命令，如程序開始、結(jié)束和系統(tǒng)復(fù)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(shí)現(xiàn)，且PMAC的可編程特性使系統(tǒng)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展能力，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成要比普通的上下位機(jī)系統(tǒng)顯得簡單實(shí)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(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本課題中下位機(jī)選用PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡。該運(yùn)動(dòng)控制卡是現(xiàn)在使用的比較普遍、可靠性很高的多軸運(yùn)動(dòng)控制器，它的核心硬件是DSP與FPGA，提供運(yùn)動(dòng)控制、邏輯控制、數(shù)據(jù)采集、信息處理、同主機(jī)交互等強(qiáng)大的資源，其最大的特點(diǎn)是軟硬件的開放性。PMAC可以通過執(zhí)行軟件（PEWIN）實(shí)現(xiàn)各種控制的基本操作及系統(tǒng)調(diào)試，從而實(shí)現(xiàn)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)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(tái)的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)實(shí)際由工控機(jī)和PMAC卡共同分擔(dān)完成，運(yùn)動(dòng)控制軟件包括2個(gè)部分：工控機(jī)主要完成人機(jī)界面、系統(tǒng)任務(wù)管理、視頻顯示、方位角度計(jì)算與發(fā)送等功能；MAC卡主要實(shí)現(xiàn)所要求的運(yùn)動(dòng)控制、I/O管理、PLC等功能。
４．1上位機(jī)控制軟件的開發(fā)
　 對于轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)上位機(jī)的工控機(jī),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(tái)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件，具有視頻顯示、轉(zhuǎn)臺(tái)控制方式選擇、轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)顯示、GPS信號顯示、異常報(bào)警等功能，利用下位機(jī)封裝好的各類運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)和參數(shù)設(shè)置功能函數(shù)，在上位機(jī)軟件開發(fā)時(shí)實(shí)現(xiàn)“下位機(jī)透明”式的開發(fā)，使上位機(jī)界面開發(fā)以及和其他功能集成時(shí)無須關(guān)注運(yùn)動(dòng)控制層的細(xì)節(jié)，從而更著重于其他方面功能的實(shí)現(xiàn)。
４.2下位機(jī)控制軟件的開發(fā)
　 下位機(jī)控制系統(tǒng)中PMAC卡上集成了豐富的運(yùn)動(dòng)控制指令和算法，為轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制提供了方便，對于轉(zhuǎn)臺(tái)控制下位機(jī)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(shí)現(xiàn)，PLC監(jiān)控模塊用于實(shí)時(shí)提取轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)信號，包括當(dāng)前的運(yùn)行方位、運(yùn)行速度及是否都達(dá)到位置限位等,主要包括PMAC的設(shè)置和PMAC運(yùn)動(dòng)程序的編寫。
４.3 工控機(jī)與PMAC卡的通信軟件
　 外部信號通過計(jì)算機(jī)串口送入工控機(jī)，轉(zhuǎn)換成方位角度后送入PMAC卡，轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方位信息實(shí)時(shí)通過工控機(jī)進(jìn)行顯示，同時(shí)，各種控制指令也是通過工控機(jī)傳給PMAC卡，從而實(shí)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(dòng)態(tài)鏈接庫方式，便于上下位機(jī)軟件的模塊化和封裝并使得上位機(jī)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(tái)的硬件及軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過PMAC構(gòu)建轉(zhuǎn)臺(tái)控制系統(tǒng)，具有實(shí)時(shí)能力強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定、易操作等優(yōu)點(diǎn)。將PMAC作為轉(zhuǎn)臺(tái)的控制器在理論和實(shí)際上都是可行的，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)大大簡化，設(shè)計(jì)者只需要較少的代碼就可以達(dá)到目的。另外，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)投入使用并進(jìn)入維護(hù)階段，采用PMAC這樣的標(biāo)準(zhǔn)部件也減少了軟／硬件維護(hù)的困難,作為三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的改造設(shè)計(jì)是一個(gè)非常好的方法。