基于PMAC運動控制器下液壓數(shù)控系統(tǒng)的研制

1、基于PMAC運動控制器下液壓數(shù)控系統(tǒng)的研制* 作者簡介：李東飛(1978),男，山西左權縣, 碩士,主要研究方向為機電一體化,數(shù)控系統(tǒng);郭景峰(1962),男,博士,教授,主要研究領域為計算數(shù)據(jù)庫，機電一體化等;王志松(1962),女,碩士,高級實驗師，主要研究領域為機電一體化.郭景峰1, 李東飛1 , 王志松3 1(燕山大學信息科學與工程學院，秦皇島 066004) 2(燕山大學機械工程學院，秦皇島 066004)Developing of hydraulic CNC System with PMAC-base Motion ControllerGUO Jing-Feng1 Li Dong-

2、Fei1 Wang Zhi-Song21(The college of Information Science and engineering, YanShan University QinHuangDao 066004, China)2(The college of Mechanical Engineering, YanShan University QinHuangDao 066004, China)Abstract:This paper introduces characteristic of PMAC, and designs a sort of hydraulic numerical

3、 control system based on PMAC motion controller, show the hardware structure and software design of this system., and achieves closed-loop control.Key words:PMAC; closed-loop摘 要:本文介紹了PMAC多軸運動控制器的特點，研發(fā)了一套以PMAC運動控制器為中樞控制的液壓控制數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)閉環(huán)控制，并且設計出相應的硬件構架與軟件設計。關鍵詞:PMAC; 閉環(huán)中圖法分類號:TP3921 引言液壓自動化設備變得越來越復雜

4、，除了一般的電氣控制，又要增加運動控制，用戶又提出了更多的要求，要有靈活多變的控制流程，如伺服油缸的運動控制等，又要降低造價，縮短研制時間，是液壓技術的發(fā)展而面臨的挑戰(zhàn)。常規(guī)控制采用PLC控制技術梯形圖、流程圖和指令表語言等，這些都是面向硬件仿真的，因此在完成這些新的需求時就受到了很大的限制，并且增加許多費用。為了滿足自動化的新需求，開發(fā)并發(fā)展面向運動過程控制的可編程控制器，為自動化技術尋求新的出路，提供新的選擇?；贒SP的運動控制卡已經在自動化設備上得到應用，能夠進行多軸的圓弧插補、空間直線插補及多軸控制，價格也不高。本文研發(fā)了一套以PMAC多軸運動控制器為核心的液壓數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)基本能

5、滿足這些新的需求，具備精度高、響應快、重復性好、抗干擾能力強等優(yōu)點。2 PMAC控制器數(shù)控系統(tǒng)通常采用上、下位機形式1。常用的控制器一般位于下位機，由其給出具體的控制算法，并由下位機各個分立器件（如放大器）等來完成輸出控制信號采集被控制對象位置/速度等信息功能。PMAC卡控制器能夠滿足這些要求。PMAC（Programmable Multi-Axis Controller）2。全稱可編程多軸控制器，它是美國DELTA TAU 公司推出的基于工控機的多軸、多通道開放式運動控制器，它具有響應速度快、準確度高、開發(fā)周期短、編程和操作簡單的特點。同時PMAC自帶的PLC功能，其工作原理同于在工業(yè)控制領

6、域應用廣泛的PLC，都是以循環(huán)邏輯順序來執(zhí)行命令的，但它又不同于其它的PLC，它的編程方式不是其他的PLC梯形圖，采用類似BASIC等高級語言的編程方式，更加靈活方便，易于存儲，并且執(zhí)行速度遠超過普通的PLC。它提供了運動控制軟件的動態(tài)連接庫，使用戶能方便地在VB、VC下編寫自己的軟件，控制PMAC運動控制卡。這些正是采用PMAC卡的根本原因所在。3 系統(tǒng)硬件結構控制系統(tǒng)采用“NC嵌入PC”的開放式結構，以研華公司的AWS8248型工控機作為基礎，在IPC主板的ISA總線擴展槽上帶有PMAC-Lite型運動控制卡。 工控機的CPU與PMAC卡的CPU構成主從式雙微處理器結構。為實現(xiàn)PMAC多軸

7、運動控制功能，還需在PMAC卡板上擴展相應的附件。 ACC-34AA是串行I/O板 3，接在PMAC卡上J3(JTHUMB)接口上，可提供64個光隔離分立I/O點，有了這些I/O點，輸入點可接收外部輸入控制信號，如接受控制面板上輸入的控制信號；輸出點可接繼電元件，最終控制外圍設備的起停等。Acc-8D是控制信號輸出及信號反饋接口卡4。它接在PMAC卡上J11（JMACH）接口上，主要功能包括控制信號的輸出、限位回零等標志信號的輸入、編碼器反饋信號的輸入以及電源接口等。Acc-8D Option4 是接在Acc-8D卡上的一個40W線性放大器，用它來驅動伺服比例閥 5。它可提供兩種模式，一種是電

8、壓，一種是電流模式。這里由于輸入信號和反饋信號較長易引起壓降和電干擾， 所以采用的是電流模式。比例閥是采用Atos公司生產的DLHZO-TE-04 0 L5 1/FI型伺服比例閥，它接收的輸入信號是4到20mA。反饋信號伺服比例閥動力單元M執(zhí)行機構ISA總線PMAC卡Acc-34AAAcc-8DAcc-8D option 4微計算機控制面板,電器信號控制信號圖1 系統(tǒng)結構原理圖圖1中，PMAC控制卡通過ISA總線與上位機相連，接在執(zhí)行機構上的光柵尺等反饋信號通過Acc-8D接口卡，傳遞位置、速度等信息，經PMAC卡處理，并按微計算機給出的控制要求通過A cc-8D接口卡輸出合適的電平信號，經A

9、cc-8D Option4擴大信號控制伺服比例閥，由動力單元提供的動力，經過伺服比例閥的方向控制，來驅動執(zhí)行機構的工作，從而構成控制閉環(huán)。在閉環(huán)控制中，被控液壓參數(shù)的變化是通過反饋傳感器而被連續(xù)檢測的，因此閉環(huán)控制不易受環(huán)境干擾，檢測最終結果的傳感器向PMAC運動控制器傳送電信號，PMAC控制器接收此反饋信號與輸入電信號進行比較，這兩個信號的差值（誤差）作用于PID，改變送給伺服比例閥的指令信號，于是伺服比例閥自動控制調整量，以消除此差值。閉環(huán)控制能對被控對象進行持續(xù)不斷地監(jiān)視與控制，所以控制均勻穩(wěn)定，性能優(yōu)良。4 系統(tǒng)軟件結構該數(shù)控系統(tǒng)軟件分為實時控制軟件與系統(tǒng)管理軟件兩部分。實時控制軟件的

10、設計充分考慮了軟件的開放性，用戶可以根據(jù)自己的需要增加軟件的功能模塊，系統(tǒng)管理軟件主要實現(xiàn)系統(tǒng)初始化、故障診斷、參數(shù)輸入以及加程序編輯等。4.1 PMAC實時控制軟件PMAC實時控制軟件包括插補模塊、PLC監(jiān)視模塊、 加工程序解釋模塊等。插補模塊包括直線插補與圓弧插補等。該模式對加工軌跡圖形進行直接而緊溱的控制。這些基本上都是PMAC卡自身完成的。PLC監(jiān)控模塊主要是對各軸超限位開關，跟蹤誤差極限、各種報警信號進行檢測，以確保數(shù)控系統(tǒng)安全、可靠運行。加工程序解釋模塊有G代碼解釋程序、M代碼解釋程序組成。這些解釋程序在PEWIN32 Pro環(huán)境下編輯和調試，并下載到PMAC的固定存儲器中，在實際

11、加工時被PMAC自動調用。4.2 系統(tǒng)管理軟件系統(tǒng)管理軟件開發(fā)過程中最關鍵問題是如何實現(xiàn)該數(shù)控系統(tǒng)的雙CPU通信，而要實現(xiàn)雙CPU通訊又具有很大的靈活性和技巧性。 PMAC卡提供了Pcomm32 6 動態(tài)鏈接庫。在利用Pcomm32的基礎上，在VB 6.0環(huán)境中開發(fā)。通過Pcomm32提供庫函數(shù)完成PMAC與PC機之間的通訊功能，實現(xiàn)系統(tǒng)的初始化、輸入、顯示等。例如：通過調用Pcomm32中的程序下載函數(shù)PmacDownLoadA，直接將存儲在IPC硬盤上的文件下載到PMAC卡中，OpenPmacDevice()用于與某一個PMAC設備建立通訊關系等。致謝 在此,我們向對本文的工作給予支持和建

12、議的同行老師表示感謝.5 結語在本文提出基PMAC運動控制器液壓數(shù)控系統(tǒng)控制方案中，采用了基于工控機的硬件和基于WINDOWS 2K操作系統(tǒng)平臺，結合PMAC多軸運動控制器的強大功能，使得液壓數(shù)控系統(tǒng)的可擴展性和開放性更強，為快速開發(fā)液壓數(shù)控系統(tǒng)提供了一條有效途徑，目前該數(shù)控系統(tǒng)己在加工車輪轂的旋壓機上得到良好的應用。References: 2 PMAC 1.5 LITE HARDWARE REFERANCE MANUAL. Delta Tau Systems, inc. 20033 Accessory 34AA USER MANUAL. Delta Tau Systems, inc. 2004 4 Accessory 8D Option 4 USER MANUAL. Delta Tau Systems, inc. 2003.5 Accessory 8D