基于板卡的两轴运动控制系统

基于板卡的两轴运动控制系统1.概述两轴运动控制系统在许多自动化设备中都有应用，如X-Y台控制，医疗器械（如X光机）等。常用的上位控制单元有自开发单片机系统、具有运动控制功能的专用PLC（如松下FP0）等。本文介绍一种更具开放性、控制更灵活的上位控制单元——运动控制卡。两轴运动控制系统的执行电机多采用步进电机或全数字式伺服电机。MPC01运动控制卡是步进机电公司开发的基于PC机ISA总线的步进或数字式伺服电机的上位控制单元。它与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等工作；MPC01卡完成运动控制的细节（包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速处理、原点和限位等信号的检测等）。下图为一个简单的两轴运动控制系统控制电路接线图：2.两轴运动系统的基本运动型式及实现方法1．独立运动所谓独立运动指各轴的运动之间没有联动关系，可以是单轴运动，也可以是两轴同时按各自的速度运动。点位运动、连续运动都属于独立运动。（1）点位运动函数点位运动是指被控轴以各自的速度分别移动指定的距离，在到达目标位置时自动停止。在MPC01函数库中共提供了六个点位运动指令函数：intcon_pmove（intch，longstep）；/*一个轴以常速做点位运动*/intfast_pmove（intch，longstep）；/*一个轴以快速做点位运动*/intcon_pmove2（intch1，longstep1，intch2，longstep2）；/*两轴以常速做点位运动*/intfast_pmove2（intch1，longstep1，intch2，longstep2）；/*两轴以快速做点位运动*/（2）连续运动函数连续运动是指被控轴以各自的速度按给定的方向一直运动，直到碰到限位开关或调用制动函数才会停止。在MPC01函数库中共提供了六个连续运动指令函数：intcon_vmove（intch，intdir）；/*一轴以常速做连续运动*/intfast_vmove（intch，intdir）；/*一轴以快速连续运动*/intcon_vmove2（intch1，intdir1，intch2，intdir2）；/*两轴以常速连续运动*/intfast_vmove2（intch1，intdir1，intch2，intdir2）；/*两轴以快速连续运动*/（3）回原点函数回原点运动是指被控轴以各自的速度按给定的方向一直运动，直到碰到原点信号限位开关或调用制动函数才会停止。在MPC01函数库中共提供了六个回原点运动指令函数：intcon_hmove（intch，intdir）；/*以常速返回原点*/intfast_hmove（intch，intdir）；/*以快速返回原点*/intcon_hmove2（intch1，intdir1，intch2，intdir2）；/*两轴以常速各自返回原点*/intfast_hmove2（intch1，intdir1，intch2，intdir2）；/*两轴以快速各自返回原点*/2．插补运动插补运动是指两轴按照一定的算法进行联动，被控轴同时启动，并同时到达目标位置。插补运动以矢量速度运行，矢量速度分为常矢量速度和梯形矢量速度。与插补运动有关的函数有：（1）线性插补函数线性插补运动是指两个轴以矢量速度（常矢量速度或梯形矢量速度）作线性联动，每个被控轴的运动速度为矢量速度在该轴上的分速度，各个被控轴同时启动，并同时到达目标位置。MPC01函数库中提供四个线性插补函数：intcon_line2（intch1，longpos1，intch2，longpos2）；/*两轴做平面直线运动*/intfast_line2（intch1，longpos1，intch2，longpos3）；/*两轴做快速直线运动*/（2）园弧插补函数圆弧插补运动是指两个轴以矢量速度（常矢量速度或梯形矢量速度）沿给定圆弧作联动，每个被控轴的运动速度为矢量速度在该轴上的分速度，由于矢量速度的方向在不断改变，各被控轴的运动分速度也在不断改变。各个被控轴同时启动，并同时到达目标位置，并且两个轴的合成运动轨迹为给定的圆弧。MPC01函数库中提供四个圆弧类插补函数：intarc_certer（intch1，intch2，longcen1，longcen2，floatangle）；/*两轴以常矢量速度做园弧插补运动*/intfast_arc_center（intch1，intch2，longcen1，longcen2，floatangle）；/*两轴以梯形矢量速度做园弧插补运动*/intarc_final（intch1，intch2，intdir，longfx，longfy，longradius）；/*以常矢量速度沿园弧运动到指定位置*/inthelical_move（intCHX，intCHY，intCHZ，longcen1，longcen2，floatangle，longpitch）；/*在CHX、CHY作圆弧插补运动的同时，CHZ轴作直线运动*/3.结束语通过调用MPC01运动控制卡的运动函数库，可以快速、方便地开发出两轴运动控制系统。系统控制功能的修改或增、删可通过修改控制程序实现，具有较大柔性。