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1、基于PMAC运动控制器下液压数控系统的研制* 作者简介：李东飞(1978),男，山西左权县, 硕士,主要研究方向为机电一体化,数控系统;郭景峰(1962),男,博士,教授,主要研究领域为计算数据库，机电一体化等;王志松(1962),女,硕士,高级实验师，主要研究领域为机电一体化.郭景峰1, 李东飞1 , 王志松3 1(燕山大学信息科学与工程学院，秦皇岛 066004) 2(燕山大学机械工程学院，秦皇岛 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:本文介绍了PMAC多轴运动控制器的特点，研发了一套以PMAC运动控制器为中枢控制的液压控制数控系统。该系统能够实现闭环控制，并且设计出相应的硬件构架与软件设计。关键词:PMAC; 闭环中图法分类号:TP3921 引言液压自动化设备变得越来越复杂
4、，除了一般的电气控制，又要增加运动控制，用户又提出了更多的要求，要有灵活多变的控制流程，如伺服油缸的运动控制等，又要降低造价，缩短研制时间，是液压技术的发展而面临的挑战。常规控制采用PLC控制技术梯形图、流程图和指令表语言等，这些都是面向硬件仿真的，因此在完成这些新的需求时就受到了很大的限制，并且增加许多费用。为了满足自动化的新需求，开发并发展面向运动过程控制的可编程控制器，为自动化技术寻求新的出路，提供新的选择。基于DSP的运动控制卡已经在自动化设备上得到应用，能够进行多轴的圆弧插补、空间直线插补及多轴控制，价格也不高。本文研发了一套以PMAC多轴运动控制器为核心的液压数控系统，该系统基本能
5、满足这些新的需求，具备精度高、响应快、重复性好、抗干扰能力强等优点。2 PMAC控制器数控系统通常采用上、下位机形式1。常用的控制器一般位于下位机，由其给出具体的控制算法，并由下位机各个分立器件（如放大器）等来完成输出控制信号采集被控制对象位置/速度等信息功能。PMAC卡控制器能够满足这些要求。PMAC（Programmable Multi-Axis Controller）2。全称可编程多轴控制器，它是美国DELTA TAU 公司推出的基于工控机的多轴、多通道开放式运动控制器，它具有响应速度快、准确度高、开发周期短、编程和操作简单的特点。同时PMAC自带的PLC功能，其工作原理同于在工业控制领
6、域应用广泛的PLC，都是以循环逻辑顺序来执行命令的，但它又不同于其它的PLC，它的编程方式不是其他的PLC梯形图，采用类似BASIC等高级语言的编程方式，更加灵活方便，易于存储，并且执行速度远超过普通的PLC。它提供了运动控制软件的动态连接库，使用户能方便地在VB、VC下编写自己的软件，控制PMAC运动控制卡。这些正是采用PMAC卡的根本原因所在。3 系统硬件结构控制系统采用“NC嵌入PC”的开放式结构，以研华公司的AWS8248型工控机作为基础，在IPC主板的ISA总线扩展槽上带有PMAC-Lite型运动控制卡。 工控机的CPU与PMAC卡的CPU构成主从式双微处理器结构。为实现PMAC多轴
7、运动控制功能，还需在PMAC卡板上扩展相应的附件。 ACC-34AA是串行I/O板 3，接在PMAC卡上J3(JTHUMB)接口上，可提供64个光隔离分立I/O点，有了这些I/O点，输入点可接收外部输入控制信号，如接受控制面板上输入的控制信号；输出点可接继电元件，最终控制外围设备的起停等。Acc-8D是控制信号输出及信号反馈接口卡4。它接在PMAC卡上J11（JMACH）接口上，主要功能包括控制信号的输出、限位回零等标志信号的输入、编码器反馈信号的输入以及电源接口等。Acc-8D Option4 是接在Acc-8D卡上的一个40W线性放大器，用它来驱动伺服比例阀 5。它可提供两种模式，一种是电
8、压，一种是电流模式。这里由于输入信号和反馈信号较长易引起压降和电干扰， 所以采用的是电流模式。比例阀是采用Atos公司生产的DLHZO-TE-04 0 L5 1/FI型伺服比例阀，它接收的输入信号是4到20mA。反馈信号伺服比例阀动力单元M执行机构ISA总线PMAC卡Acc-34AAAcc-8DAcc-8D option 4微计算机控制面板,电器信号控制信号图1 系统结构原理图图1中，PMAC控制卡通过ISA总线与上位机相连，接在执行机构上的光栅尺等反馈信号通过Acc-8D接口卡，传递位置、速度等信息，经PMAC卡处理，并按微计算机给出的控制要求通过A cc-8D接口卡输出合适的电平信号，经A
9、cc-8D Option4扩大信号控制伺服比例阀，由动力单元提供的动力，经过伺服比例阀的方向控制，来驱动执行机构的工作，从而构成控制闭环。在闭环控制中，被控液压参数的变化是通过反馈传感器而被连续检测的，因此闭环控制不易受环境干扰，检测最终结果的传感器向PMAC运动控制器传送电信号，PMAC控制器接收此反馈信号与输入电信号进行比较，这两个信号的差值（误差）作用于PID，改变送给伺服比例阀的指令信号，于是伺服比例阀自动控制调整量，以消除此差值。闭环控制能对被控对象进行持续不断地监视与控制，所以控制均匀稳定，性能优良。4 系统软件结构该数控系统软件分为实时控制软件与系统管理软件两部分。实时控制软件的
10、设计充分考虑了软件的开放性，用户可以根据自己的需要增加软件的功能模块，系统管理软件主要实现系统初始化、故障诊断、参数输入以及加程序编辑等。4.1 PMAC实时控制软件PMAC实时控制软件包括插补模块、PLC监视模块、 加工程序解释模块等。插补模块包括直线插补与圆弧插补等。该模式对加工轨迹图形进行直接而紧溱的控制。这些基本上都是PMAC卡自身完成的。PLC监控模块主要是对各轴超限位开关，跟踪误差极限、各种报警信号进行检测，以确保数控系统安全、可靠运行。加工程序解释模块有G代码解释程序、M代码解释程序组成。这些解释程序在PEWIN32 Pro环境下编辑和调试，并下载到PMAC的固定存储器中，在实际
11、加工时被PMAC自动调用。4.2 系统管理软件系统管理软件开发过程中最关键问题是如何实现该数控系统的双CPU通信，而要实现双CPU通讯又具有很大的灵活性和技巧性。 PMAC卡提供了Pcomm32 6 动态链接库。在利用Pcomm32的基础上，在VB 6.0环境中开发。通过Pcomm32提供库函数完成PMAC与PC机之间的通讯功能，实现系统的初始化、输入、显示等。例如：通过调用Pcomm32中的程序下载函数PmacDownLoadA，直接将存储在IPC硬盘上的文件下载到PMAC卡中，OpenPmacDevice()用于与某一个PMAC设备建立通讯关系等。致谢 在此,我们向对本文的工作给予支持和建
12、议的同行老师表示感谢.5 结语在本文提出基PMAC运动控制器液压数控系统控制方案中，采用了基于工控机的硬件和基于WINDOWS 2K操作系统平台，结合PMAC多轴运动控制器的强大功能，使得液压数控系统的可扩展性和开放性更强，为快速开发液压数控系统提供了一条有效途径，目前该数控系统己在加工车轮毂的旋压机上得到良好的应用。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 USER MANUAL. Delta Tau Systems, inc. 2003.6 PCOMM32PRO SOFTWARE REFERANCE MANUAL. Delta Tau Systems, inc. 2000 . Delta Tau Systems, inc.附中文参考文献:1 梅洪，单家元. PMAC控制板在转台控制系统中的应用. 微计算机信息, 2003,19(6)
