基于板卡的兩軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

1.概述 兩軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在許多自動(dòng)化設(shè)備中都有應(yīng)用，如X-Y臺(tái)控制，醫(yī)療器械（如X光機(jī)）等。常用的上位控制單元有自開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)、具有運(yùn)動(dòng)控制功能的專用PLC（如松下FP0）等。本文介紹一種更具開放性、控制更靈活的上位控制單元——運(yùn)動(dòng)控制卡。 兩軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行電機(jī)多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式伺服電機(jī)。MPC01運(yùn)動(dòng)控制卡是步進(jìn)機(jī)電公司開發(fā)的基于PC機(jī)ISA總線的步進(jìn)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(shí)時(shí)監(jiān)控等工作；MPC01卡完成運(yùn)動(dòng)控制的細(xì)節(jié)（包括脈沖和方向信號(hào)的輸出、自動(dòng)升降速處理、原點(diǎn)和限位等信號(hào)的檢測(cè)等）。 下圖為一個(gè)簡(jiǎn)單的兩軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制電路接線圖： 2.兩軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的基本運(yùn)動(dòng)型式及實(shí)現(xiàn)方法 1． 獨(dú)立運(yùn)動(dòng) 所謂獨(dú)立運(yùn)動(dòng)指各軸的運(yùn)動(dòng)之間沒有聯(lián)動(dòng)關(guān)系，可以是單軸運(yùn)動(dòng)，也可以是兩軸同時(shí)按各自的速度運(yùn)動(dòng)。點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)動(dòng)都屬于獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。 （1）點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)函數(shù) 點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)是指被控軸以各自的速度分別移動(dòng)指定的距離，在到達(dá)目標(biāo)位置時(shí)自動(dòng)停止。在MPC01函數(shù)庫中共提供了六個(gè)點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)指令函數(shù)： int con_pmove（int ch，long step）；/*一個(gè)軸以常速做點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)*/ int fast_pmove（int ch，long step）；/*一個(gè)軸以快速做點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)*/ int con_pmove2（int ch1，long step1，int ch2，long step2）；/*兩軸以常速做點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)*/ int fast_pmove2（int ch1，long step1，int ch2，long step2）；/*兩軸以快速做點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)*/ （2）連續(xù)運(yùn)動(dòng)函數(shù) 連續(xù)運(yùn)動(dòng)是指被控軸以各自的速度按給定的方向一直運(yùn)動(dòng)，直到碰到限位開關(guān)或調(diào)用制動(dòng)函數(shù)才會(huì)停止。在MPC01函數(shù)庫中共提供了六個(gè)連續(xù)運(yùn)動(dòng)指令函數(shù)： int con_vmove（int ch，int dir）；/*一軸以常速做連續(xù)運(yùn)動(dòng)*/ int fast_vmove（int ch，int dir）；/*一軸以快速連續(xù)運(yùn)動(dòng)*/ int con_vmove2（int ch1，int dir1，int ch2，int dir2）；/*兩軸以常速連續(xù)運(yùn)動(dòng)*/ int fast_vmove2（int ch1，int dir1，int ch2，int dir2）；/*兩軸以快速連續(xù)運(yùn)動(dòng)*/ （3）回原點(diǎn)函數(shù) 回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)是指被控軸以各自的速度按給定的方向一直運(yùn)動(dòng)，直到碰到原點(diǎn)信號(hào)限位開關(guān)或調(diào)用制動(dòng)函數(shù)才會(huì)停止。在MPC01函數(shù)庫中共提供了六個(gè)回原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)指令函數(shù)： int con_hmove（int ch，int dir）；/*以常速返回原點(diǎn)*/ int fast_hmove（int ch，int dir）；/*以快速返回原點(diǎn)*/ int con_hmove2（int ch1，int dir1，int ch2，int dir2）；/*兩軸以常速各自返回原點(diǎn)*/ int fast_hmove2（int ch1，int dir1，int ch2，int dir2）；/*兩軸以快速各自返回原點(diǎn)*/ 2．插補(bǔ)運(yùn)動(dòng) 插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)是指兩軸按照一定的算法進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，被控軸同時(shí)啟動(dòng)，并同時(shí)到達(dá)目標(biāo)位置。插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)以矢量速度運(yùn)行，矢量速度分為常矢量速度和梯形矢量速度。與插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的函數(shù)有： （1）線性插補(bǔ)函數(shù) 線性插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)是指兩個(gè)軸以矢量速度（常矢量速度或梯形矢量速度）作線性聯(lián)動(dòng)，每個(gè)被控軸的運(yùn)動(dòng)速度為矢量速度在該軸上的分速度，各個(gè)被控軸同時(shí)啟動(dòng)，并同時(shí)到達(dá)目標(biāo)位置。MPC01函數(shù)庫中提供四個(gè)線性插補(bǔ)函數(shù)： int con_line2（int ch1，long pos1，int ch2，long pos2）； /*兩軸做平面直線運(yùn)動(dòng)*/ int fast_line2（int ch1，long pos1，int ch2，long pos3）； /*兩軸做快速直線運(yùn)動(dòng)*/ （2）園弧插補(bǔ)函數(shù) 圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)是指兩個(gè)軸以矢量速度（常矢量速度或梯形矢量速度）沿給定圓弧作聯(lián)動(dòng)，每個(gè)被控軸的運(yùn)動(dòng)速度為矢量速度在該軸上的分速度，由于矢量速度的方向在不斷改變，各被控軸的運(yùn)動(dòng)分速度也在不斷改變。各個(gè)被控軸同時(shí)啟動(dòng)，并同時(shí)到達(dá)目標(biāo)位置，并且兩個(gè)軸的合成運(yùn)動(dòng)軌跡為給定的圓弧。MPC01函數(shù)庫中提供四個(gè)圓弧類插補(bǔ)函數(shù)： int arc_certer（int ch1，int ch2，long cen1，long cen2，float angle）； /*兩軸以常矢量速度做園弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)*/ int fast_arc_center（int ch1，int ch2，long cen1，long cen2，float angle）； /*兩軸以梯形矢量速度做園弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)*/ int arc_final（int ch1，int ch2，int dir，long fx，long fy，long radius）； /*以常矢量速度沿園弧運(yùn)動(dòng)到指定位置*/ int helical_move（int CHX，int CHY，int CHZ，long cen1，long cen2，float angle，long pitch）； /*在CHX、CHY作圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，CHZ軸作直線運(yùn)動(dòng)*/ 3.結(jié)束語 通過調(diào)用MPC01運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)函數(shù)庫，可以快速、方便地開發(fā)出兩軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)控制功能的修改或增、刪可通過修改控制程序?qū)崿F(xiàn)，具有較大柔性。