PC+运动控制卡
基于PC+运动控制卡的开放式数控系统的研究
第4 期
邱润生等 : 基于 P 运动控制卡的开放式数控系统 的研究 c+
31 5
l y — 轴方 向步进 电机 ;一 = 2 轴方向调节滑座 ; 一气动喷射雕刻头 ; 一气动控制 电磁 阀; 一 轴方向运 动托架 ; 3 4 5 6 一龙门架;一 轴方 向步进电机 ;- 轴方 向齿形带带轮 ;一 轴方向导轨 ;O 7 8 9 l一 轴方向带轮座; l y 1— 轴方 向导轨 ; 一 y 1 2 轴方 向齿形带带轮 ;3 y 1一 轴方向带轮座
基于 P 运动控制卡的开放式数控系统的研究 C+
邱润 生 , 王 惠荣
(.宁夏大 学 机械工程学院 , 1 宁夏 银川 7 0 2 ;2 5 0 1 .宁夏大学 后 勤管理处 , 宁夏 银川 7 02 ) 50 1 摘 要: 在基 于 P c开放 式数控 系统技术的基础 上, 针对数控玻 璃雕刻机 系统的研 究开发需求 , 出了一种基于 提
可重构、 可扩充的控制系统结构, 使数控系统的功能 笔者将传统的玻璃喷砂工艺方法与现代计算机 柔性化 ,能够快速而有效地响应新的加工需求 . 数控技术结合 , 当 采用 P c机与国产 D C 0 0 深圳雷 M 10 ( 前, 开放式数控系统 已经成为 C C发展的潮流…. N 赛 自动化科技公 司产品) 通用多轴运动控制卡, 创新 目前 ,基于 P c机系统是 比较现实的数控开放 研究 开 发 了一 个用 于 喷砂 玻璃 雕 刻机 的经济 型开放 化的途径 . c机( P 包括工业 P ) c 生产批量大、 价格便 式数控系统 . 本文 以该系统的开发为例,研究应用
P C+运 动 控 制 卡 为硬 件 组 成 的 , Widw 以 n o s系统 为 数控 软 件 的 设 计 方 案 , 现 了一 个经 济 型 开放 式 数控 系统 . 实 实验 证 明 。 用 “ C+ 动 控 制 卡 ” 采 P 运 的硬 件 结 构 , Wi o s 数控 系统 的 软件 开 发平 台 , 发 的 基 于 P 的开 放 以 n w 为 d 开 C
浅谈运动控制卡的功能及使用
浅谈运动控制卡的功能及使用
关于运动控制卡,其实现基于PC的界面,强大的PC功能,两者相互结合,从而使得于东控制器的能力达到了顶尖,但唯一缺点就在于其稳定性和可靠性差。
选项卡插入运动控制卡,以控制经由PCI插槽中的主计算机使用的程序设计语言高电平,如C ++,C#,VB,和LabVIEW创建;接口功能控制资源卡卡用于运动控制伺服控制乘客马达或通过发送一个脉冲,以控制伺服马达或步行,并执行中继传感器和读出输入信号和控制输出信号。
控制IC,例如气缸,主要优点卡运动控制是使用PC的强大的功能,如CAD功能,特征人工视觉,先进的软件编程,等等,通过芯片FPGA + DSP / ARM + DSP(直线插补,圆弧运动的精确功能的述评等,不同的轴,可移动然后PWM控制等)
运动控制卡的功能
(1)为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求;
(2)在各种工业设备(如包装机械、印刷机械等)、国防装备(如跟踪定位系统等)、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中,急需一个运动控制模块的硬件平台;。
运动控制卡概述
运动控制卡概述∙∙主要特点∙SMC6400B独立工作型高级4轴运动控制器功能介绍:高性能的独立工作型运动控制器以32位RISC为核心,控制4轴步进电机、伺服电机完成各种功能强大的单轴、多轴运动,可脱离PC机独立工作。
●G代码编程采用ISO国标标准G代码编程,易学易用。
既可以在文本显示器、触摸屏上直接编写G代码,也可以在PC机上编程,然后通过USB通讯口或U盘下载至控制器。
●示教编程可以通过文本显示器、触摸屏进行轨迹示教,编写简单的轨迹控制程序,不需要学习任何编程语言。
●USB通讯口和U盘接口支持USB1.1全速通讯接口及U盘接口。
可以通过USB接口从PC机下载用户程序、设置系统参数,也可用U盘拷贝程序。
●程序存储功能程序存储器容量达32M,G代码程序最长可达5000行。
●直线、圆弧插补及连续插补功能具有任意2-4轴高速直线插补功能、任意2轴圆弧插补功能、连续插补功能。
应用场合:电子产品自动化加工、装配、测试半导体、LCD自动加工、检测激光切割、雕铣、打标设备机器视觉及测量自动化生物医学取样和处理设备工业机器人专用数控机床特点:■不需要PC机就可以独立工作■不需要学习VB、VC语言就可以编程■32位CPU, 60MHz, Rev1.0■脉冲输出速度最大达8MHz■脉冲输出可选择: 脉冲/方向, 双脉冲■2-4轴直线插补■2轴圆弧插补■多轴连续插补■2种回零方式■梯型和S型速度曲线可编程■多轴同步启动/停止■每轴提供限位、回零信号■每轴提供标准伺服电机控制信号■通用16位数字输入信号,有光电隔离■通用24位数字输出信号■提供文本显示器、触摸屏接口技术规格:运动控制参数运动控制I/O 接口信号通用数字 I/O通用数字输入口通用数字输出口28路,光电隔离 28路,光电隔离,集电极开路输出 通讯接口协议。
运动控制卡概述
运动控制卡概述∙∙主要特点∙SMC6400B独立工作型高级4轴运动控制器功能介绍:高性能的独立工作型运动控制器以32位RISC为核心,控制4轴步进电机、伺服电机完成各种功能强大的单轴、多轴运动,可脱离PC机独立工作。
●G代码编程采用ISO国标标准G代码编程,易学易用。
既可以在文本显示器、触摸屏上直接编写G代码,也可以在PC机上编程,然后通过USB通讯口或U盘下载至控制器。
●示教编程可以通过文本显示器、触摸屏进行轨迹示教,编写简单的轨迹控制程序,不需要学习任何编程语言。
●USB通讯口和U盘接口支持USB1.1全速通讯接口及U盘接口。
可以通过USB接口从PC机下载用户程序、设置系统参数,也可用U盘拷贝程序。
●程序存储功能程序存储器容量达32M,G代码程序最长可达5000行。
●直线、圆弧插补及连续插补功能具有任意2-4轴高速直线插补功能、任意2轴圆弧插补功能、连续插补功能。
应用场合:电子产品自动化加工、装配、测试半导体、LCD自动加工、检测激光切割、雕铣、打标设备机器视觉及测量自动化生物医学取样和处理设备工业机器人专用数控机床特点:■不需要PC机就可以独立工作■不需要学习VB、VC语言就可以编程■32位CPU, 60MHz, Rev1.0■脉冲输出速度最大达8MHz■脉冲输出可选择: 脉冲/方向, 双脉冲■2-4轴直线插补■2轴圆弧插补■多轴连续插补■2种回零方式■梯型和S型速度曲线可编程■多轴同步启动/停止 ■每轴提供限位、回零信号 ■每轴提供标准伺服电机控制信号 ■通用16位数字输入信号,有光电隔离 ■通用24位数字输出信号 ■提供文本显示器、触摸屏接口技术规格: 运动控制参数运动控制I/O 接口信号通用数字 I/O通用数字输入口 通用数字输出口28路,光电隔离28路,光电隔离,集电极开路输出通讯接口协议控制器电源与尺寸主要接口插座定义:2 3 4 5 6 7 8 9 10EGNDINPUT9INPUT10INPUT11INPUT12INPUT13INPUT14INPUT15INPUT16121314151617181920OUT15OUT14OUT13OUT12OUT11OUT10OUT9COMEGND2345OUT23OUT22OUT21OUT2078910OUT18OUT17EGND软件:提供PC模拟触摸屏软件;PC G 代码编译软件。
运动控制卡和运动控制器的区别
运动控制卡和运动控制器的区别在工业生产当中,工业机器人以及智能机床的应用越来越广泛,而这些设备几乎都要用到运动相关的控制方案,如果精度要求较高,就会选择伺服电机,精度要求没那么高,就是步进电机。
但不论是步进电机还是伺服电机,都需要一个对应的运动控制解决方案来完成最后的驱动,目前来说,这类解决方案主要有PLC、运动控制卡、运动控制器、软PLC等几种。
PLC和软PLC本篇暂时不谈,这次我们主要谈下运动控制卡和运动控制器的区别。
控制方式:运动控制卡与运动控制器都是依靠发射脉冲来控制伺服电机,通过改变脉冲频率来控制电机速度,从原理上来说,两者是一样的。
不同的是,运动控制器主要通过本身固有的程序来传达命令,或者接收上位计算机的新命令来执行;而运动控制卡有庞大的PC数据库可以利用,可以执行的命令更多,控制方式也更加灵活。
连接方式:运动控制卡是基于PC机的上位控制单元,需和配套的PC机一同使用,二者也需要通过PCI协议或104协议来完成连接。
运动控制器是独立安装运行的,安装方式上有面板式、仪表式、导轨式等。
可拓展性:运动控制器类似PLC,主要依靠自身储存的程序来执行命令,如果遇到储存程序之外的功能需求,则需要从上位计算机接受收新的程序后才能执行。
运动控制卡依靠PC平台,本身就可以实现制图、排版、视觉识别等诸多功能的拓展,拓展性更强。
稳定性:运动控制器本身结构相对简单,系统独立运行,稳定性会更好。
运动控制卡基于PC平台运行,在工作时,需优先保证PC机自身系统运行稳定,其次才是运动控制卡与相应的控制软件的稳定,并且各类连接线路也会受到电磁干扰的影响,相对而言稳定性不如运动控制器。
应用场景:运动控制卡的应用领域包括机床、工业机器人、半导体、包装、纺织等,比较常见的包括激光切割机和振动刀切割机等,在服装、鞋类、广告、厨具、车饰、钣金、电子3C、医疗器械等多种行业有着广泛的应用。
运动控制器在重工业领域更受关注,如冶金、采矿、锻造、机械、风电等。
维宏卡 说明
PCIMC-3D控制卡说明书PCIMC-3D型计算机运动控制卡是维宏科技公司专门为NC STUDIO™运动控制系统(该系统是上海维宏科技有限公司自主开发、自有版权的运动控制系统)设计的配套板卡。
该卡插在PC机PCI槽内,通过它实现机床运动控制。
一、控制卡的结构PCIMC-3D型计算机运动控制卡外形见下图,该卡尺寸为160mm*120mm。
LED为一发光二极管用做状态指示。
系统上电启动时,LED闪烁发光。
启动后持续发光。
当NC STUDIO™运动控制软件启动后,LED熄灭。
DB15为15芯(针)插座,通过电缆与机床通讯。
底端为插脚,插在PC机PCI槽内。
二、控制卡的安装关闭主机电源,打开机箱盖,将运动控制卡插入任何一个空的PCI槽内,安装时,用手轻按运动控制卡两侧,确保运动控制卡牢固插入PCI槽,然后,旋紧固定螺钉,盖好机箱盖。
三、控制卡与驱动系统的连接NC STUDIO的机械运动控制信号通过插在计算机PCI扩展槽上的运动控制卡实现NC STUDIO软件系统与安装在机床电气箱的进给电机驱动系统的通讯。
PCIMC 运动控制卡与电机驱动系统连接之前,应先将机床与电气箱安装就位,用专用的15芯电缆将运动控制卡上的15芯插座与电气箱上的15芯插座连接,这样NC STUDIO运动控制卡与电机驱动系统的连接就完成了。
PCIMC-3D控制卡与机床连接线插头定义如下:J1接口定义(DB15RA/M,针):四、电气接线示意图为了控制主轴电机的转速,控制卡输出三个OC门信号,分别可控制主轴高速、中速、低速旋转。
这里要求变频器带分档控制。
如果选择DZJ-3转接板,则电气接线更简单。
三个轴六个方向的限位都用常闭开关,并将它们串联后,一端连到XW1,另一端连到XW2;限位释放按钮(常开,按下时接通)并接到XW1和XW2;紧停开关(常闭)两端分别连到ES1和ES2。
SPL、SPM、SPH用于控制变频器实现主轴转速的分档控制。
基于PC的开放运动控制系统的设计
l引言
传 统 运 动 控 制 系 统 如数 控 系 统 ( N C C)是 一 种 专 用 的
封 闭 体 系 结 构 的 系 统 .但 由 于 其 采 用 一种 完 全 封 闭 的体 系 结 构 .往 往存 在 以下 缺 点 :
2车 床 控 制 系统 原 理 设 计
下 面 以 C 0 13微 型 车 床 试 验 平 台 为例 。来 介 绍 其 控 662
随 着 开 放 结 构 的 运 动 控 制 系 统 的 诞 生 和 技 术 的 不 断 完 善 ,数 控 机 床 制 造 商 可 以 通 过 在 这 种 开 放 结 构 系 统 的 平 台 上 增 加 一 定 的 硬 件 和 软 件 来 构 建 自 己 的 系 统 。 目前 . 开 放 式数 控 系 统有 两 种 基本 结 构 : ()P 1 C嵌 入 C C; N
( )采 用 专 门 的 开 发 工 具 。尽 管 有 很 多 数 控 系 统 也 可 3 以 由用 户 做 人 机 界 面 .但 必 须 使 用 专 门 的 开 发 工 具 。需 耗 费 较 多 的 人 力 ,而 且 对 它 的 功 能 扩 展 、改 变 和 维 修 。很 多 都 必 须 求 助 于 系统 供 应 商 。 开 放 式 运 动 控 制 系 统 相 对 于 传 统 的控 制 系 统 而 言 .具 有 灵 活 配 置 资 源 的 优 点 ,其 应 用 前 景 广 阔 ,对 开 发 具 有 自
制 .他 们 之 间通 过 总线 和 双端 口 R AM 两 种 方式 进 行 通 讯 ,协 调 完 成 控 制 系 统 的 各 种 功 能 。
系 统 ;IC; 文档 视 图结 构 ;双 端 口 R M P A
中 图分 类 号 :T 2 3 P7
运动控制卡连接伺服电机的方法及步骤
运动控制卡通常是采用专业的运动控制芯片或高速DSP来满足一系列运动控制需求的控制单元,其可通过PCI、PC104等总线接口安装到PC和工业PC上,可与步进和伺服驱动器连接,驱动步进和伺服电机,组成高精度位置系统或者调速系统,可与电脑主机组成主从式。
控制结构:电脑主机负责人机界面的管理和其他管理工作,而运动控制卡负责运动控制方面的所有细节。
运动控制卡用户通过厂家提供的动态链接库可方便快速开发出自己需要的运动控制功能。
1、初始化参数在接线之前,先初始化参数。
在控制卡上:选好控制方式;将PID参数清零;让控制卡上电时默认使能信号关闭;将此状态保存,确保控制卡再次上电时即为此状态。
在伺服电机上:设置控制方式;设置使能由外部控制;编码器信号输出的齿轮比;设置控制信号与电机转速的比例关系。
一般来说,建议使伺服工作中的最大设计转速对应9V的控制电压。
比如,某伺服电机是设置1V电压对应的转速,出厂值为500,如果你只准备让电机在1000转以下工作,那么,将这个参数设置为111。
2、接线将控制卡断电,连接控制卡与伺服之间的信号线。
以下的线是必须要接的:控制卡的模拟量输出线、使能信号线、伺服输出的编码器信号线。
复查接线没有错误后,电机和控制卡(以及PC)上电。
此时电机应该不动,而且可以用外力轻松转动,如果不是这样,检查使能信号的设置与接线。
用外力转动电机,检查控制卡是否可以正确检测到电机位置的变化,否则检查编码器信号的接线和设置。
3、试方向对于一个闭环控制系统,如果反馈信号的方向不正确,后果肯定是灾难性的。
通过控制卡打开伺服的使能信号。
这是伺服应该以一个较低的速度转动,这就是传说中的“零漂”。
一般控制卡上都会有抑制零漂的指令或参数。
使用这个指令或参数,看电机的转速和方向是否可以通过这个指令(参数)控制。
如果不能控制,检查模拟量接线及控制方式的参数设置。
确认给出正数,电机正转,编码器计数增加;给出负数,电机反转转,编码器计数减小。
基于PC+运动控制卡的开放式数控系统的研究
【 bt c】 ei pn C Css m bsdo Cadm t ot l a a pe n db A s at A ds no O e — N yt a nP n o r n o cr W r et y r g f e e o c r d s s e
n l i e io O e - N t dv l e t ete r n h d t e u h a w a a z gdfnt no p n C C ad i eeo m n.h h oya d m to os t p teh d ae yn t i f n s p T e r r n J , a om W a od sr d ads t oe lt r a l ecie . ow rp f s s b
【 摘要】 通过对开放式数控 系统的发展及 定义的分析 , 出了一种基 于 P 提 C机和运动控制卡的开 放式数控 系统的设计方案, 并分析 了以 P C机和运动控制卡为基础搭建开放式数控 系统硬件平 台和
软件 平 台的理 论依 据及 实现 方 法。
关 键词 : 放式数 控 系统 ; 动控 制卡 ; 开 运 实现
维普资讯
第 6期
20 0 8年 6 月
文 章 编 号 :0 1 3 9 ( 0 8 0 — 1 1 0 10 — 9 7 20 )6 0 7 — 2
机 设 计 与 制 造
M a hi e y De in c n r sg & M a ufc u e n a tr 一1 71一
用户的使用 、 维护和升级带来诸多不便 。因此 , 迫切需要对 C C N 的设 计进行革命 『 生的变革 , 开放式数控 系统应运 而生 。
IE E E定义开放式数控系统为“ 具有下列特性 的系统 可以被 字伺服电机的上位 控制 器 , 每轴可输出脉冲和方 向信号 , 以控 用 称为开放式数控 系统 : 符合系统规范 的应用 , 以运行在多个销 制电机的运转 。MP 0 F 可 C 3 A运动控制卡内部采用 D P芯片处理 , S 售商的不 同平 台上 , 可以与其 它的系统应用互操作 , 并且具有一 具有梯形 和 S形升降 曲线 , 高输 出频 率可达 7 MH , 最 . z并带有 5
运动控制卡和PLC有什么区别
运动控制卡和PLC有什么区别运动控制和PLC都是运动控制器,可以储存和执行逻辑运算、顺序控制、定时计数、加速度变换等操作指令,最主要的使用场景就是制造业生产设备当中的机械运动控制,包括机械轴或者机械臂之类的,在机器人、激光设备、刀切设备、半导体设备上有着广泛的应用。
运动控制卡是基于PC机或工业PC机的上位控制单元,其原理是利用高性能微处理器及大规模可编程器件实现多个伺服电机的多轴协调控制的一种高性能的步进/伺服电机运动控制卡,它可以发出连续的、高频率的脉冲串,通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度,改变发出脉冲的数量来控制电机的位置。
PLC又叫可编程逻辑控制器,是专门为在工业环境下使用而设计的电子运算系统。
PLC自带微处理芯片,可以在内部独立存储和执行操作指令,通过数字或模拟信号的输入输出来控制机械设备。
概括的来说,PLC可以看做是一个专门用于工业生产的,简易的独立的微型电脑。
两者的区别主要有以下几点稳定性:因为运动控制是用于工业环境下,所以不可避免的会遇到粉尘、油污、电磁干扰等外部因素影响。
运动控制卡在执行操作指令的同时,还需花费相当一部分性能去维持PC机本身的系统运作,遭受环境影响之后,更有可能出现卡顿死机等情况。
PLC相比运动控制卡,因其本身结构简单,系统相对独立,所以稳定性会更强,抗干扰能力更好,在强干扰环境下更合适。
功能性:PLC是利用自身的微型处理器来进行工作运算的,整体性能自然不如PC机。
运动控制卡基于PC平台运行,因此功能性更为强大,比如可以借助CAD等软件实现制图;利用相机拓展实现视觉识别加工;利用FPGA+DSP/ARM+DSP芯片的功能,实现高精度运动控制(多轴直线和圆弧插补、运动跟踪、PWM控制等)。
可拓展性:PLC主要通过外接其他模块实现功能拓展,可拓展程度有限,主要针对专门的应用场景。
运动控制卡基于PC平台,用高级编程语言C++、C#、VB、、labview等编程语言进行开发,可以借助庞大的数据库,实现丰富的功能拓展,并且变更方便,可以做到快速响应,更适应柔性化加工要求。
使用运动控制卡以速度方式控制伺服电机的一般步骤
1、初始化参数在接线之前,先初始化参数。
在控制卡上:选好控制方式;将PID参数清零;让控制卡上电时默认使能信号关闭;将此状态保存,确保控制卡再次上电时即为此状态。
在伺服电机驱动器上:设置控制方式;设置使能由外部控制;编码器信号输出的齿轮比;设置控制信号与电机转速的比例关系。
一般来说,建议使伺服工作中的最大设计转速对应9V的控制电压。
比如,松下是设置1V电压对应的转速,出厂值为500,如果你只准备让电机在1000转以下工作,那么,将这个参数设置为111。
深圳市博美德数控设备有限公司一八九二三七九一四五二2、接线将控制卡断电,连接控制卡与伺服驱动器之间的信号线。
以下的线是必须要接的:控制卡的模拟量输出线、使能信号线、伺服驱动器输出的编码器信号线(当然,电机和驱动器之间的线我认为已经接好了)。
复查接线没有错误后,电机驱动器和控制卡(以及PC)上电。
此时电机应该不动,而且可以用外力轻松转动,如果不是这样,检查使能信号的设置与接线。
用外力转动电机,检查控制卡是否可以正确检测到电机位置的变化,否则检查编码器信号的接线和设置深圳市博美德数控设备有限公司一八九二三七九一四五二3、试方向对于一个闭环控制系统,如果反馈信号的方向不正确,后果肯定是灾难性的。
通过控制卡打开伺服的使能信号。
这时电机应该以一个较低的速度转动,这就是传说中的“零漂”。
一般控制卡上都会有抑制零漂的指令或参数。
使用这个指令或参数,看电机的转速和方向是否可以通过这个指令(参数)控制。
如果不能控制,检查模拟量接线及控制方式的参数设置。
确认给出正数,电机正转,编码器计数增加;给出负数,电机反转转,编码器计数减小。
如果电机带有负载,行程有限,不要采用这种方式。
测试不要给过大的电压,建议在1V以下。
如果方向不一致,可以修改控制卡或电机驱动器上的参数,使其一致。
深圳市博美德数控设备有限公司一八九二三七九一四五二4、抑制零漂在闭环控制过程中,零漂的存在会对控制效果有一定的影响,最好将其抑制住。
运动控制卡种类
运动控制器种类简单介绍运动控制器主要用于机械设备的各种运动控制场合,包括位移、速度、高度、角度、加速度等,在机器人、半导体设备、激光设备等诸多行业有着广泛应用,是目前高端制造设备中主要的运动控制解决方案。
按应用原理来区分,运动控制器种类包括单片机、plc、运动控制卡、软plc等。
单片机单片机又称单片微控制器,是把一个计算机系统集成在一张芯片上,以这个芯片作为运动控制核心和控制器。
单片机运算速度较慢、精度低、成本也低,主要适合初学者使用,可以用在一些低速运行,或者对轨迹要求不高的场合。
PLCPLC又称可编程逻辑控制器,它具有微型处理器,是专门用于工业环境中实现自动化控制的一种数字运算系统。
PLC是在单片机的基础上开发的,单片机组合上外围电路、元器件、软件程序之后,就是一个可编程逻辑控制器了。
它可以随时将控制指令进行存储及执行,具有逻辑控制,时序控制、模拟控制、多端通信等功能,相当于一台紧凑型的电脑主机。
运动控制卡运动控制卡是基于电脑的上位控制单元,利用高性能处理器及大规模可编程器件实现多个伺服电机的多轴协调控制,是一种高性能的电机运动控制器。
运动控制卡具有脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能,并且拓展性强,二次编程方便,非常适合当下新型数控系统的柔性化环境。
软PLC软PLC即软件PLC技术,是一种基于PC机开发的控制系统,利用软件技术,将工业PC机转换成功能更丰富的PLC控制器。
软PLC相比传统PLC功能更丰富,拓展性更好,同时开放性更强,技术升级也更快。
软PLC技术要求高,并且通常需要搭配工业PC捆绑销售,因此售价昂贵,供应方主要为德国倍福等外资企业,目前在汽车制造等高端制造行业应用较多。
运动控制卡的原理和应用行业
运动控制卡的原理和应用行业运动控制卡是利用高性能微处理器及大规模可编程器件实现多个伺服电机的多轴协调控制的一种高性能的,专门用来满足足一系列运动控制需求的(位移、速度、加速度等),基于PC机的上位控制单元。
运动控制卡的原理是发出连续的、高频率的脉冲串,通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度,改变发出脉冲的数量来控制电机的位置,它的脉冲输出模式包括脉冲/方向、脉冲/脉冲方式等。
并且,依靠传感器传回的位置反馈,运动控制卡可以实时调整运动位置,纠正传动过程中的误差,从而做到高精度加工。
运动控制卡不同于单片机、PLC等独立的可编程存储器,它必须依靠PC平台而运行,不过运动控制卡的这一结构,也带来许多独特的优点:1、拓展性好:运动控制系统借助PC平台上庞大的函数库,可以很方便的添加许多复杂而独特的功能。
并且借助PC已有的CAD、视觉识别等功能,也可以将绘图、排版、优化工序、视觉识别等多项功能集成一体。
2、界面友好:相比PLC这类需要一定门槛才能上手的运动控制器,运动控制卡一般通过电脑软件与板卡结合操作,用户操作界面与其他软件相似,更容易让操作人员上手,培训成本更低。
3、柔性化好:运动控制卡可以很便捷的修改更改工艺参数和加工图纸,需要修改的加工方案,经过软件简单处理后就能直接将加工命令传输给设备,无需调整机器,直接就能开始新方案的加工,是制造业柔性化生产的代表之一。
4、精度高:基于强大的PC性能,运动控制卡在连续插补、圆弧插补等复杂作业要求中,已然可以保持高精度作业,并且通过传感器的反馈,运动控制卡还能做到实时调整加工位置和速度,保持连续高水平作业,从而保证产品最终精度。
正因为这些优点,运动控制卡目前在激光设备、振动刀机等加工设备上有着非常广泛的应用,常用于服装、鞋类、广告、厨具、家具、3C、车饰、玩具等诸多轻工业领域,是柔性化加工运动控制解决方案的代表型产品之一。
基于运动控制卡的多轴联动控制系统设计
基于运动控制卡的多轴联动控制系统设计摘要:现阶段,随着现代化建设的发展,工程领域的发展也越来越迅速。
基于PC机和运动控制卡的主从式控制结构,开发了一种面向多任务请求的多轴联动控制系统。
详细介绍了系统硬件架构。
借助VS集成开发环境,开发Windows环境下的多轴联动控制系统,并实现了多轴联动的任意轨迹插补运动,验证了该系统的可靠性和稳定性。
关键词:运动控制卡;多轴联动控制;系统设计引言伺服电机常见的控制方式多为单片机控制、DSP控制、ARM控制以及PLC控制等。
这些控制方式的实现较为复杂,需从底层开发做起,配线复杂,开发周期长。
而通讯运动控制的方式可以避免传统脉冲控制方式带来的系统兼容性和稳定性问题。
设计的多自由度煤样抓取系统作为机电一体化设备,其控制核心在于多轴联动插补运动。
本文设计了基于运动控制卡的开放式多轴联动控制系统,其核心技术在于开放式模块体系结构平台与多轴运动伺服控制系统。
控制系统的整体架构以PC机为支撑单元,以运动控制卡为控制单元,以伺服电机为执行单元。
采用DMCNET通讯控制的方式,实现多轴高速联动,以满足多工位、多任务、多目标的机械手动态调度需求。
基于MicrosoftVisualStudio开发平台,层次化构建各系统功能模块,开发了软件系统。
1硬件控制系统设计硬件控制系统主要包含PC机、运动控制卡、伺服系统以及各类反馈传感器。
该架构易于保证系统进行模块化和开放式设计,增强系统的扩展性。
PC机是系统的上位机管理层,负责搭建系统数据库,系统的控制指令以及数据信息均需经过数据库进行存储与处理。
用于内嵌PID控制算法实时处理运动数据信息,通过建立PC机与运动控制卡间的通讯,精确调整电机转速,完成机械手终端的路径规划。
此外PC机还用于机交互界面的管理以及多轴联动系统的监控。
运动控制卡通过PCI插槽内嵌在PC机中,系统采用PCI总线型运动控制卡-PCI-DMC-B01。
PCI总线传输效率高,支持即插即用,数据吞吐量大。
PC运动控制板卡交流伺服控制系统
6)受控制电机的运动方式
Ix20 加速时间 (Jog, Home) Ix21 S-曲线加速时间 (Jog, Home)
6)受控制电机的运动方式
Ix20 加速时间 (Jog, Home) Ix21 S-曲线加速时间 (Jog, Home)
6)受控制电机的运动方式
Ix20 加速时间 (Jog, Home) Ix21 S-曲线加速时间 (Jog, Home)
(5)基于运动控制卡的开放式数控系统
常用的运动控制器主要包括PLC、PC-Based运动 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PC-Based的运动控制器, 主要厂商包括Delta TAU (PMAC)、GALIL (DMC)、 Bardor、Trio(英国翠欧)、NI、Advantech、Adlink、 Googol(固高)、雷赛、众为兴、成都步进、摩信 等。PMAC在高端市场表现最好,GALIL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 针对低端市场。
2)PMAC 的应用领域
1.机床---磨床/车床/铣床/电加 工/攻丝 2.检验---半导体/机械 3.喷涂---混合涂料和喷涂 4.焊接---机械/半导体 5. 印刷---快速印刷 6.张力控制---织物处理 7. 食品加工---混合/分切/处理
8. 包装---塑料/食品 9. 材料处理---半导体贴片加工 10. 车辆控制---汽车/电车/叉车 11. 摄像控制---远距离控制 12. 机器人---3到 6轴抓举和搬
I-V A R IA B L E S
C O N F IG U R E D
I3, I4, I9
I100
I125
I102, I169
I103, I900
运动控制卡的选型【技巧】
运动控制卡,是基于PCI 总线的高集成度、高可靠度的脉冲式运动控制卡,可控制多个步进电机或伺服电机。
运动控制卡是基于PC总线,利用高性能微处理器(如DSP)及大规模可编程器件实现多个伺服电机的多轴协调控制的一种高性能的步进/伺服电机运动控制卡,包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能,它可以发出连续的、高频率的脉冲串,通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度,改变发出脉冲的数量来控制电机的位置,它的脉冲输出模式包括脉冲/方向、脉冲/脉冲方式。
运动控制卡的出现主要是因为:
(1)为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求;
(2)在各种工业设备(如包装机械、印刷机械等)、国防装备(如跟踪定位系统等)、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中,急需一个运动控制模块的硬件平台;(3)PC机在各种工业现场的广泛应用,也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。
运动控制卡应用在这些方面:插补定义。
机床数控系统依照一定方法确定刀具运动轨迹的过程。
也可以说,已知曲线上的某些数据,按照某种算法计算已知点之间的中间点的方法,也称为“数据点的密化”。
直线插补。
直线插补这是车床上常用的一种插补方式,在此方式中,两点间的插补沿着直线的点群来逼近,沿此直线控制刀具的运动。
一个零件的轮廓往往是多种多样的,有直线,有圆弧,也有可能是任意曲线,样条线等. 数控机床的刀具往往是不能以曲线的实际轮廓去走刀的,而是近似地以若干条很小的直线去走刀,走刀的方向一般是x和y方向。
圆弧插补。
圆弧插补这是一种插补方式,在此方式中,根据两端点间的插补数字信息,计算出逼近实际圆弧的点群,控制刀具沿这些点运动,加工出圆弧曲线。
PCIe1020运动控制卡
PCIe1020运动控制卡硬件使用说明书北京阿尔泰科技发展有限公司产品研发部修订阿尔泰科技发展有限公司目录第一章功能概述 (2)第一节、概述 (2)第二节、特点 (2)第三节、规格 (2)一、插补功能 (2)二、各轴通用规格 (3)第四节、产品安装核对表 (4)第五节、安装指导 (4)一、软件安装指导 (4)二、硬件安装指导 (4)第二章元件布局图 (5)第一节、主要元件布局图 (5)第二节、主要元件功能说明 (5)第三章信号输入输出连接器 (6)第一节、信号输入输出连接器定义 (6)第二节、4轴通用信号输出连接器定义 (8)第四章功能特点 (10)第五章各种信号的连接原理 (11)第一节、通用输入/输出接线原理 (11)一、通用输入连接原理 (11)二、通用输出连接原理 (11)第二节、编码器输入信号原理 (11)第三节、电机控制输出口接线原理 (12)第六章产品的应用注意事项及保修 (13)第一节、注意事项 (13)第二节、保修 (13)PCIe1020运动控制卡硬件说明书版本:V6.00.01第一章功能概述第一节、概述PCIe1020是PCIe总线四轴伺服/步进电机运动控制卡,它以高频率脉冲串形式输出,控制伺服/步进电机的运动。
该卡能精确地控制所发出的脉冲频率(电机速度)、脉冲个数(电机转角)及脉冲频率变化率(电机加速度),它能满足步进电机的各种复杂的控制要求。
可对电机进行位置控制、插补驱动、加速/减速等控制。
具有圆弧、直线插补功能。
它含有丰富的,功能齐全的软件库函数资源。
在Windows9X/2000/XP环境下,用户可直接使用我们为您提供的设备驱动程序函数接口;以最大方便地使您在Visual C++、Visual Basic及各种其他软件环境中使用本设备。
第二节、特点●32位PCIe接口,即插即用●总线类型:PCIe1.1X1●4轴伺服/步进电机控制,每轴可独立控制,互不影响●脉冲输出的频率误差小于0.1%●脉冲输出速度最高可达到4MHz●可选择脉冲输出模式:CP/DIR,CW/CCW●非对称直线加/减速驱动、S曲线加/减速驱动●梯形与S曲线速度轮廓●任意2轴或3轴直线插补、任意2轴圆弧插补、任意2轴或3轴位模式插补、连续插补●固定线速度控制●多轴同步启动/停止●可编程控制加速与减速时间●在运动中改变输出脉冲数或驱动速度●运动中可以实时读出逻辑位置、实际位置、驱动速度、加速度、加/减速状态(加速中、定速中、减速中)●每轴都有2个32位比较寄存器用于逻辑位置计数器或者实际位置计数器的位置大小比较,可用于软件限位。
如何判断运动控制卡的好坏
如何判断运动控制卡的好坏?运动控制卡是用于各种运动控制场合的上位控制单元,其原理是基于PC总线,利用高性能微处理器及大规模可编程器件实现多个伺服电机的多轴协调控制。
运动控制卡可以发出连续的、高频率的脉冲串,通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度,改变发出脉冲的数量来控制电机的位置。
运动控制卡主要功能包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能,它的脉冲输出模式包括脉冲/方向、脉冲/脉冲方式。
结合传感转至提供的位置新型,运动控制卡可以纠正传动过程中产生的误差,并做到实时调整运动参数,从而完成高精度的加工需要。
同时,运动控制卡具有极高的灵活性和可拓展性,开发人员可以利用开放的函数库,对运动控制卡进行二次编程,因此运动控制卡能够广泛的应用于制造业当中,配备在大量自动化加工设备中。
运动控制卡的好坏如何判断?我们可以从性能、功能性、稳定性、便捷性几个方面来考虑一款运动控制卡是否适合自己。
性能:运动控制卡的性能主要体现在运算速度、通讯速度、响应速度和控制速度几大方面,一般而言,机台越大,所需的性能就越强,并且还要留有余量,避免加工过程中性能不足导致的卡顿,死机等。
功能性:运动控制卡的基本功能包括归零、定速、点位、直线插补、多轴联动插补和圆弧插补等,在此基础上,不同行业和设备还会有各种其他需求,比如激光雕刻设备会需要随动功能,大幅面激光切割会需要视觉识别功能等。
功能越多,价格自然就越高,选择运动控制卡,应根据自身需求为标准,适当加上未来的扩展。
稳定性:运动控制卡需要长期在复杂的工业环境下高强度使用,需要面对粉尘、油污、电磁干扰等多种外部影响,能否稳定使用也是运动控制卡质量好坏的最重要指标之一。
除了稳定使用外,运动控制卡还应该有安全警告和处置措施,比如警示灯、强制停止等功能。
便捷性:现在国内工厂面临缺人少人的情况非常严重,不少厂子操作加工设备的员工都已经不再年轻。
如果你也是这种情况,那选择运动控制卡的时候就需要注意,看运动控制卡及配套的软件系统是否便捷,用户界面是否友好,操作人员能不能在简单培训后上手。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
采用PC+运动控制卡作为上位控制可充分利用计算机资源,用于运动过程、运动轨迹都比较复杂,且柔性比较强的机器和设备。从用户使用的角度来看,基于PC机的运动控制卡主要是硬件接口(输入输出信号的种类、性能)和软件接口(运动控制函数库的功能函数)的差异。
运动控制卡是基于PC机各种总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元,总线形式也是多种多样。由于计算机主板的更新换代,ISA插槽都越来越少了,PCI总线的运动控制卡应该是目前的主流。卡上专用CPU与PC机CPU构成主从式双CPU控制模式。PC机CPU可以专注于人机界面、实时监控和发送指令等系统管理工作;卡上专用CPU来处理所有运动控制的细节升降速计算、行程控制、多轴插补等,无需占用PC机资源。同时随卡还提供功能强大的运动控制软件库C语言运动库、WindowsDLL动态链接库等,让用户更快、更有效地解决复杂的运动控制问题。
来源:PC+运动控制卡的控制方案_中国传动网 作者:步进电机,伺服电机
运动函数库为单轴及多轴的步进或伺服控制提供了许多运动函数,如单轴运动、多轴独立运动、多轴插补运动等等。另外,为了配合运动控制系统的开发,还提供了一些辅助函数,如中断处理、编码器反馈、间隙补偿,运动中变速等。
正是由于运动控制卡的开放式结构,强大而丰富的软件功能,对于使用者来说进行二次开发的设计周期缩短了,开发手段增多了,针对不同的数控设备,其柔性化、模块化、高性能的优势得以被充分利用。