基于板卡的兩軸運動控制系統
1.概述 兩軸運動控制系統在許多自動化設備中都有應用,如X-Y臺控制,醫療器械(如X光機)等。常用的上位控制單元有自開發單片機系統、具有運動控制功能的專用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——運動控制卡。 兩軸運動控制系統的執行電機多采用步進電機或全數字式伺服電機。MPC01運動控制卡是步進機電公司開發的基于PC機ISA總線的步進或數字式伺服電機的上位控制單元。它與PC機構成主從式控制結構:PC機負責人機交互界面的管理和控制系統的實時監控等工作;MPC01卡完成運動控制的細節(包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速處理、原點和限位等信號的檢測等)。 下圖為一個簡單的兩軸運動控制系統控制電路接線圖: 2.兩軸運動系統的基本運動型式及實現方法 1. 獨立運動 所謂獨立運動指各軸的運動之間沒有聯動關系,可以是單軸運動,也可以是兩軸同時按各自的速度運動。點位運動、連續運動都屬于獨立運動。 (1)點位運動函數 點位運動是指被控軸以各自的速度分別移動指定的距離,在到達目標位置時自動停止。在MPC01函數庫中共提供了六個點位運動指令函數: int con_pmove(int ch,long step);/*一個軸以常速做點位運動*/ int fast_pmove(int ch,long step);/*一個軸以快速做點位運動*/ int con_pmove2(int ch1,long step1,int ch2,long step2);/*兩軸以常速做點位運動*/ int fast_pmove2(int ch1,long step1,int ch2,long step2);/*兩軸以快速做點位運動*/ (2)連續運動函數 連續運動是指被控軸以各自的速度按給定的方向一直運動,直到碰到限位開關或調用制動函數才會停止。在MPC01函數庫中共提供了六個連續運動指令函數: int con_vmove(int ch,int dir);/*一軸以常速做連續運動*/ int fast_vmove(int ch,int dir);/*一軸以快速連續運動*/ int con_vmove2(int ch1,int dir1,int ch2,int dir2);/*兩軸以常速連續運動*/ int fast_vmove2(int ch1,int dir1,int ch2,int dir2);/*兩軸以快速連續運動*/ (3)回原點函數 回原點運動是指被控軸以各自的速度按給定的方向一直運動,直到碰到原點信號限位開關或調用制動函數才會停止。在MPC01函數庫中共提供了六個回原點運動指令函數: int con_hmove(int ch,int dir);/*以常速返回原點*/ int fast_hmove(int ch,int dir);/*以快速返回原點*/ int con_hmove2(int ch1,int dir1,int ch2,int dir2);/*兩軸以常速各自返回原點*/ int fast_hmove2(int ch1,int dir1,int ch2,int dir2);/*兩軸以快速各自返回原點*/ 2.插補運動 插補運動是指兩軸按照一定的算法進行聯動,被控軸同時啟動,并同時到達目標位置。插補運動以矢量速度運行,矢量速度分為常矢量速度和梯形矢量速度。與插補運動有關的函數有: (1)線性插補函數 線性插補運動是指兩個軸以矢量速度(常矢量速度或梯形矢量速度)作線性聯動,每個被控軸的運動速度為矢量速度在該軸上的分速度,各個被控軸同時啟動,并同時到達目標位置。MPC01函數庫中提供四個線性插補函數: int con_line2(int ch1,long pos1,int ch2,long pos2); /*兩軸做平面直線運動*/ int fast_line2(int ch1,long pos1,int ch2,long pos3); /*兩軸做快速直線運動*/ (2)園弧插補函數 圓弧插補運動是指兩個軸以矢量速度(常矢量速度或梯形矢量速度)沿給定圓弧作聯動,每個被控軸的運動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,各被控軸的運動分速度也在不斷改變。各個被控軸同時啟動,并同時到達目標位置,并且兩個軸的合成運動軌跡為給定的圓弧。MPC01函數庫中提供四個圓弧類插補函數: 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運動*/ 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運動*/ 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動到指定位置*/ int helical_move(int CHX,int CHY,int CHZ,long cen1,long cen2,float angle,long pitch); /*在CHX、CHY作圓弧插補運動的同時,CHZ軸作直線運動*/ 3.結束語 通過調用MPC01運動控制卡的運動函數庫,可以快速、方便地開發出兩軸運動控制系統。系統控制功能的修改或增、刪可通過修改控制程序實現,具有較大柔性。

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