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： int con_pmove（int ch，long step）；/*一个轴以常速做点位运动*/ int fast_pmove（int ch，long step）；/*一个轴以快速做点位运动*/ int con_pmove2（int ch1，long step1，int ch2，long step2）；/*两轴以常速做点位运动*/ int fast_pmove2（int ch1，long step1，int ch2，long step2）；/*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： int con_vmove（int ch，int dir）；/*一轴以常速做连续运动*/ int fast_vmove（int ch，int dir）；/*一轴以快速连续运动*/ int con_vmove2（int ch1，int dir1，int ch2，int dir2）；/*两轴以常速连续运动*/ int fast_vmove2（int ch1，int dir1，int ch2，int dir2）；/*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： int con_hmove（int ch，int dir）；/*以常速返回原点*/ int fast_hmove（int ch，int dir）；/*以快速返回原点*/ int con_hmove2（int ch1，int dir1，int ch2，int dir2）；/*两轴以常速各自返回原点*/ int fast_hmove2（int ch1，int dir1，int ch2，int dir2）；/*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： int con_line2（int ch1，long pos1，int ch2，long pos2）； /*两轴做平面直线运动*/ int fast_line2（int ch1，long pos1，int ch2，long pos3）； /*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： int arc_certer（int ch1，int ch2，long cen1，long cen2，float angle）； /*两轴以常矢量速度做园弧插补运动*/ int fast_arc_center（int ch1，int ch2，long cen1，long cen2，float angle）； /*两轴以梯形矢量速度做园弧插补运动*/ int arc_final（int ch1，int ch2，int dir，long fx，long fy，long radius）； /*以常矢量速度沿园弧运动到指定位置*/ 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。