基于PMAC運(yùn)動(dòng)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(quán)縣, 碩士,主要研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化,數(shù)控系統(tǒng);郭景峰(1962),男,博士,教授,主要研究領(lǐng)域?yàn)橛?jì)算數(shù)據(jù)庫，機(jī)電一體化等;王志松(1962),女,碩士,高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，主要研究領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)電一體化.郭景峰1, 李東飛1 , 王志松3 1(燕山大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，秦皇島 066004) 2(燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，秦皇島 066004)Developing of hydraulic CNC System with PMAC-base Motion ControllerGUO Jing-Feng1 Li Dong-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 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(yùn)動(dòng)控制器的特點(diǎn)，研發(fā)了一套以PMAC運(yùn)動(dòng)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?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制，并且設(shè)計(jì)出相應(yīng)的硬件構(gòu)架與軟件設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞:PMAC; 閉環(huán)中圖法分類號(hào):TP3921 引言液壓自動(dòng)化設(shè)備變得越來越復(fù)雜，除了一般的電氣控制，又要增加運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)控制等，又要降低造價(jià)，縮短研制時(shí)間，是液壓技術(shù)的發(fā)展而面臨的挑戰(zhàn)。常規(guī)控制采用PLC控制技術(shù)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(shí)就受到了很大的限制，并且增加許多費(fèi)用。為了滿足自動(dòng)化的新需求，開發(fā)并發(fā)展面向運(yùn)動(dòng)過程控制的可編程控制器，為自動(dòng)化技術(shù)尋求新的出路，提供新的選擇。基于DSP的運(yùn)動(dòng)控制卡已經(jīng)在自動(dòng)化設(shè)備上得到應(yīng)用，能夠進(jìn)行多軸的圓弧插補(bǔ)、空間直線插補(bǔ)及多軸控制，價(jià)格也不高。本文研發(fā)了一套以PMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制器為核心的液壓數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)基本能滿足這些新的需求，具備精度高、響應(yīng)快、重復(fù)性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。2 PMAC控制器數(shù)控系統(tǒng)通常采用上、下位機(jī)形式1。常用的控制器一般位于下位機(jī)，由其給出具體的控制算法，并由下位機(jī)各個(gè)分立器件（如放大器）等來完成輸出控制信號(hào)采集被控制對(duì)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(jī)的多軸、多通道開放式運(yùn)動(dòng)控制器，它具有響應(yīng)速度快、準(zhǔn)確度高、開發(fā)周期短、編程和操作簡單的特點(diǎn)。同時(shí)PMAC自帶的PLC功能，其工作原理同于在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)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(jí)語言的編程方式，更加靈活方便，易于存儲(chǔ)，并且執(zhí)行速度遠(yuǎn)超過普通的PLC。它提供了運(yùn)動(dòng)控制軟件的動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)采用“NC嵌入PC”的開放式結(jié)構(gòu)，以研華公司的AWS8248型工控機(jī)作為基礎(chǔ)，在IPC主板的ISA總線擴(kuò)展槽上帶有PMAC-Lite型運(yùn)動(dòng)控制卡。 工控機(jī)的CPU與PMAC卡的CPU構(gòu)成主從式雙微處理器結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)PMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制功能，還需在PMAC卡板上擴(kuò)展相應(yīng)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(gè)光隔離分立I/O點(diǎn)，有了這些I/O點(diǎn)，輸入點(diǎn)可接收外部輸入控制信號(hào)，如接受控制面板上輸入的控制信號(hào)；輸出點(diǎn)可接繼電元件，最終控制外圍設(shè)備的起停等。Acc-8D是控制信號(hào)輸出及信號(hào)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(hào)的輸出、限位回零等標(biāo)志信號(hào)的輸入、編碼器反饋信號(hào)的輸入以及電源接口等。Acc-8D Option4 是接在Acc-8D卡上的一個(gè)40W線性放大器，用它來驅(qū)動(dòng)伺服比例閥 5。它可提供兩種模式，一種是電壓，一種是電流模式。這里由于輸入信號(hào)和反饋信號(hào)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(chǎn)的DLHZO-TE-04 0 L5 1/FI型伺服比例閥，它接收的輸入信號(hào)是4到20mA。反饋信號(hào)伺服比例閥動(dòng)力單元M執(zhí)行機(jī)構(gòu)ISA總線PMAC卡Acc-34AAAcc-8DAcc-8D option 4微計(jì)算機(jī)控制面板,電器信號(hào)控制信號(hào)圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖圖1中，PMAC控制卡通過ISA總線與上位機(jī)相連，接在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的光柵尺等反饋信號(hào)通過Acc-8D接口卡，傳遞位置、速度等信息，經(jīng)PMAC卡處理，并按微計(jì)算機(jī)給出的控制要求通過A cc-8D接口卡輸出合適的電平信號(hào)，經(jīng)Acc-8D Option4擴(kuò)大信號(hào)控制伺服比例閥，由動(dòng)力單元提供的動(dòng)力，經(jīng)過伺服比例閥的方向控制，來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作，從而構(gòu)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(jié)果的傳感器向PMAC運(yùn)動(dòng)控制器傳送電信號(hào)，PMAC控制器接收此反饋信號(hào)與輸入電信號(hào)進(jìn)行比較，這兩個(gè)信號(hào)的差值（誤差）作用于PID，改變送給伺服比例閥的指令信號(hào)，于是伺服比例閥自動(dòng)控制調(diào)整量，以消除此差值。閉環(huán)控制能對(duì)被控對(duì)象進(jìn)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(jié)構(gòu)該數(shù)控系統(tǒng)軟件分為實(shí)時(shí)控制軟件與系統(tǒng)管理軟件兩部分。實(shí)時(shí)控制軟件的設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)時(shí)控制軟件PMAC實(shí)時(shí)控制軟件包括插補(bǔ)模塊、PLC監(jiān)視模塊、 加工程序解釋模塊等。插補(bǔ)模塊包括直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)等。該模式對(duì)加工軌跡圖形進(jìn)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(duì)各軸超限位開關(guān)，跟蹤誤差極限、各種報(bào)警信號(hào)進(jìn)行檢測，以確保數(shù)控系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)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(diào)試，并下載到PMAC的固定存儲(chǔ)器中，在實(shí)際加工時(shí)被PMAC自動(dòng)調(diào)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(guān)鍵問題是如何實(shí)現(xiàn)該數(shù)控系統(tǒng)的雙CPU通信，而要實(shí)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(dòng)態(tài)鏈接庫。在利用Pcomm32的基礎(chǔ)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(jī)之間的通訊功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化、輸入、顯示等。例如：通過調(diào)用Pcomm32中的程序下載函數(shù)PmacDownLoadA，直接將存儲(chǔ)在IPC硬盤上的文件下載到PMAC卡中，OpenPmacDevice()用于與某一個(gè)PMAC設(shè)備建立通訊關(guān)系等。致謝 在此,我們向?qū)Ρ疚牡墓ぷ鹘o予支持和建議的同行老師表示感謝.5 結(jié)語在本文提出基PMAC運(yùn)動(dòng)控制器液壓數(shù)控系統(tǒng)控制方案中，采用了基于工控機(jī)的硬件和基于WINDOWS 2K操作系統(tǒng)平臺(tái)，結(jié)合PMAC多軸運(yùn)動(dòng)控制器的強(qiáng)大功能，使得液壓數(shù)控系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和開放性更強(qiáng)，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(jī)上得到良好的應(yīng)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