PMAC运动控制系统.ppt

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运动控制系统运动控制系统制作人：

丁富伟制作人：

丁富伟20112011年年1010月月5.15.1开放式运动控制系统开放式运动控制系统5.25.2PMACPMAC运动控制器运动控制器5.35.3PCIPCI运动控制卡设计运动控制卡设计基于基于PCPC的伺服运动控制系统是一种开放式结构的伺服运动控制系统是一种开放式结构的系统，可以充分利用的系统，可以充分利用PCPC机的资源和第三方软件机的资源和第三方软件资源资源完成用户应用程序的开发，将生成的应用程完成用户应用程序的开发，将生成的应用程序指令通过序指令通过PCPC并行总线传送给运动控制器，运动并行总线传送给运动控制器，运动控制器根据来自控制器根据来自PCPC机的应用程序命令，按照设定机的应用程序命令，按照设定的运动模式，向驱动器发出运动指令，完成相应的运动模式，向驱动器发出运动指令，完成相应的实时运动规划。

的实时运动规划。

5.15.1开放式运动控制系统开放式运动控制系统5.1.15.1.1开放式数控系统开放式数控系统一般数控系统由一般数控系统由3部分部分组成：

组成：

1，MMC：

人机接口人机接口2，CNC：

运动控制部运动控制部分，分，包括伺服部分，但一般包括伺服部分，但一般主轴在主轴在PLC部分。

部分。

3，PLC：

机床的顺控部机床的顺控部分分人机接口人机接口NC控制器控制器伺服驱动器伺服驱动器数控机床数控机床传感器传感器机床强电机床强电MMCCNCPLC5.15.1开放式运动控制系统开放式运动控制系统11、传统数控系统、传统数控系统数控系统软件功能模块数控系统软件功能模块数控装置数控装置控制模块控制模块管理模块管理模块电电机机运运动动控控制制位位置置运运动动控控制制插插补补计计算算刀刀补补计计算算速速度度处处理理G功功能能处处理理监监控控处处理理中中断断处处理理PLC处处理理误误差差补补偿偿数控软件功能模块数控软件功能模块电机运动控制电机运动控制插补计算插补计算刀补计算刀补计算监控处理监控处理中断处理中断处理匀匀速速控控制制加加/减减速速控控制制直直线线、圆圆弧弧插插补补螺螺旋旋线线、空空间间插插补补刀刀具具半半径径补补偿偿刀刀具具长长度度补补偿偿键键盘盘处处理理显显示示处处理理报报警警处处理理急急停停处处理理部分控制模块功能部分控制模块功能随着数控技术的发展，数控系统变得越来越复杂，暴露随着数控技术的发展，数控系统变得越来越复杂，暴露出许多自身固有的缺陷。

出许多自身固有的缺陷。

最大的问题是，这些数控系统都最大的问题是，这些数控系统都是专门设计的是专门设计的，它们具有不同的编程语言、非标准的人机，它们具有不同的编程语言、非标准的人机接口、多种实时操作系统、非标准的硬件接口等，这些缺接口、多种实时操作系统、非标准的硬件接口等，这些缺陷造成了数控系统使用和维护的不便，也限制了数控技术陷造成了数控系统使用和维护的不便，也限制了数控技术的进一步发展。

的进一步发展。

为了解决这些问题，人们提出了为了解决这些问题，人们提出了“开放式数控系统开放式数控系统”的的概念。

这个概念最早见于概念。

这个概念最早见于19871987年美国的年美国的NGC（NextNGC（NextGenerationController）GenerationController）计划，计划，NGCNGC控制技术通过实现基于相控制技术通过实现基于相互操作和分级式的软件模块的互操作和分级式的软件模块的“开放式系统体系结构标准开放式系统体系结构标准规范（规范（SOSASSOSAS）”找到解决问题的办法。

找到解决问题的办法。

一个开放式的系一个开放式的系统体系结构能够使供应商为实现专门的最佳方案去定制控统体系结构能够使供应商为实现专门的最佳方案去定制控制系统。

制系统。

22、开放式数控系统、开放式数控系统（11）开放式数控系统的定义）开放式数控系统的定义IEEEIEEE关于开放式系统的定义：

关于开放式系统的定义：

一个开放式数控系统应能够在多平台上运行，能一个开放式数控系统应能够在多平台上运行，能够与其他系统进行操作，并能够给用户提供一够与其他系统进行操作，并能够给用户提供一致的交互界面致的交互界面；1.1.系统互换性；系统互换性；2.2.可伸缩性；可伸缩性；3.3.可移植性；可移植性；4.4.互操作性；互操作性；5.5.可扩展性；可扩展性；6.6.不依赖于硬件、模块化；不依赖于硬件、模块化；（22）开放式数控系统的结构形式：

）开放式数控系统的结构形式：

PCPC连接型连接型NCNC即将现有原型即将现有原型CNCCNC与与PCPC用通用串行线直接相连的一用通用串行线直接相连的一种组成形式种组成形式:

DNC:

DNCPCPC嵌入型嵌入型NCNC即在传统的专用数控机床中嵌入即在传统的专用数控机床中嵌入PCPC技术，技术，PCPC与与CNCCNC之间用专用总线连接。

之间用专用总线连接。

系统。

系统。

运动控制器运动控制器+PC+PC型型即在通用即在通用PCPC的扩展槽中插入运动控制卡，完全采用以的扩展槽中插入运动控制卡，完全采用以PCPC为硬件平台的数控系统。

为硬件平台的数控系统。

PMACPMAC运动控制器运动控制器全软件型全软件型NCNC即完全采用即完全采用PCPC的全软件形式的数控系统。

的全软件形式的数控系统。

NCNC的全部的全部功能处理全由功能处理全由PCPC进行，并通过装在进行，并通过装在PCPC扩展槽中的扩展槽中的接口卡等进行控制。

接口卡等进行控制。

STEP-NCSTEP-NC（33）PCPC嵌入型嵌入型NCNC即在传统的专用数控机床中嵌入即在传统的专用数控机床中嵌入PCPC技术，技术，PCPC与与CNCCNC之间用专用总线连接。

其优点是原型之间用专用总线连接。

其优点是原型CNCCNC几乎可以不加改动的使用，且数据传送速度快、几乎可以不加改动的使用，且数据传送速度快、系统响应快。

其目的是增加数控系统的计算机功系统响应快。

其目的是增加数控系统的计算机功能，实现联网和大规模数据处理。

如能，实现联网和大规模数据处理。

如FANUCFANUC公公司的司的150/160/180/210150/160/180/210系统、系统、Siemens840DSiemens840D系统、系统、Num1060Num1060系统、系统、AB9/360AB9/360等数控系统。

等数控系统。

（44）软件数控）软件数控它的它的CNCCNC软件全部装在计算机中，而硬件部分软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部仅是计算机与伺服驱动和外部I/OI/O之间的标准化通之间的标准化通用接口。

目前由于存在着操作系统的实时性标准统用接口。

目前由于存在着操作系统的实时性标准统一性及系统稳定性等问题，这种系统目前正处于探一性及系统稳定性等问题，这种系统目前正处于探求阶段，还没有大规模投入到实际的应用中。

目前求阶段，还没有大规模投入到实际的应用中。

目前全软件型全软件型NCNC的典型产品有美国的典型产品有美国MDSIMDSI公司的公司的OpenOpenCNCCNC、德国、德国PowerAutomationPowerAutomation公司的公司的PA8000NTPA8000NT等。

等。

常用的运动控制器主要包括常用的运动控制器主要包括PLCPLC、PC-BasedPC-Based运动运动控制卡、专用系统和驱动器集成运动控制。

控制卡、专用系统和驱动器集成运动控制。

运动控制卡是一种运动控制卡是一种PC-BasedPC-Based的运动控制器，的运动控制器，主要厂商包括主要厂商包括DeltaTAU（PMAC）DeltaTAU（PMAC）、GALIL（DMC）GALIL（DMC）、BardorBardor、TrioTrio（英国翠欧）、（英国翠欧）、NINI、AdvantechAdvantech、AdlinkAdlink、GoogolGoogol（固高）、雷赛、众为兴、成都步进、摩信（固高）、雷赛、众为兴、成都步进、摩信等。

等。

PMACPMAC在高端市场表现最好，在高端市场表现最好，GALILGALIL也表现不错。

也表现不错。

从数量上讲，国内的厂商的出货量更多，但是主要从数量上讲，国内的厂商的出货量更多，但是主要针对低端市场。

针对低端市场。

（55）基于运动控制卡的开放式数控系统）基于运动控制卡的开放式数控系统计算机计算机运动控制器运动控制器基本模块基本模块I/O模块模块PCI总线总线数控系统数控系统（运动控制器）（运动控制器）伺服伺服驱动器驱动器开关量开关量I/O其它其它I/O伺服辅助控制信号伺服辅助控制信号运动控制运动控制指令指令位置反馈位置反馈伺服电机伺服电机主轴主轴驱动器驱动器5.1.25.1.2基于运动控制器的数控系统（功能概图）基于运动控制器的数控系统（功能概图）5.1.25.1.2基于运动控制器的数控系统（基于运动控制器的数控系统（PCIPCI总线）总线）数控装置数控装置控制模块控制模块管理模块管理模块电电机机运运动动控控制制位位置置运运动动控控制制插插补补计计算算刀刀补补计计算算速速度度处处理理G功功能能处处理理监监控控处处理理中中断断处处理理PLC处处理理误误差差补补偿偿5.1.25.1.2基于运动控制器的数控系统（软件系统）基于运动控制器的数控系统（软件系统）PMAC-ProgrammablePMAC-ProgrammableMulti-AxisMulti-AxisControllerController是是可编程多轴运动控制器，也称运动控制计算机可编程多轴运动控制器，也称运动控制计算机.它它主主要要由由MOTOROLAMOTOROLADSPDSPCPUCPU与与DELTADELTATAUTAU公公司司开开发和特制的用户门列发和特制的用户门列ICIC组成组成.主要功能主要功能:

1.1.控制伺服轴控制伺服轴PLCPLC数据采集数据采集5.25.2PMACPMAC运动控制器运动控制器11、PMACPMAC运动控制器结构运动控制器结构基于基于PC（它本身也是一台计算机）（它本身也是一台计算机）可可控控制制各各类类电电机机步步进进，交交/直直流流服服，线线性性电电机机，液液压压伺伺服服.可可接接受受各各类类反反馈馈增增量量绝绝对对码码盘盘，光光栅栅尺尺，激激光光干干涉涉仪仪，电位计，磁致伸缩传感器，旋转变压器等电位计，磁致伸缩传感器，旋转变压器等.多总线结构多总线结构PC，VME，STP，PCI，104，MACRO.一卡可同时控制一卡可同时控制8个轴，可扩展到个轴，可扩展到128个轴连动个轴连动.后台后台PLC可扩展到可扩展到1024点点.可独立运行可独立运行RS-232，422由主机通过接口或总线发送指令由主机通过接口或总线发送指令在板在板DPRAM选项选项在板在板A/D转换选项转换选项32位在板位在板I/OPWM,DAC输出模式输出模式22、PMACPMAC的开放式结构的开放式结构33、PMACPMAC系列运动控制器系列运动控制器20MHzMotorolaDSP56001系系列数据信号处理器列数据信号处理器8路（数模转换）路（数模转换）16位位DAC输出输出16个码盘通道输入个码盘通道输入16个通用个通用I/OI/O扩展端口扩展端口越程极限，回原点，伺服放大越程极限，回原点，伺服放大器报警，使能标志信号接口器报警，使能标志信号接口LCD和和VFD显示端口显示端口Busand/orRS-422通信通信脱机运行脱机运行G-Code编程（可自定义）编程（可自定义）PMAC1PMAC1的标准配置的标准配置线性，圆弧，线性，圆弧，三次轨迹计算，三次轨迹计算，样条插补样条插补256个运动程序存储能力个运动程序存储能力64个异步个异步PLC程序存运行程序存运行超大程序的实时下载执行功能超大程序的实时下载执行功能64位位置计数范围位位置计数范围位置环，速度环，电流环三环位置环，速度环，电流环三环矢量控制能力矢量控制能力曲线加减速控制曲线加减速控制自定义伺服