摘要
传统的经济型控制系统(如单片机控制系统)不能使各控制单元所控制的运动轴进行多轴联动控制，通过对多轴运动控制器研究，将控制单元与微型计算机构成组合系统，由一台微型计算机来统一控制多个控制单元，继而控制相应的运动轴，实现多轴联动的控制，使不同电机之间的运动控制有机协调起来，最终目的是达到系统整体的全局性能的最优化。本文主要是深入研究一种以DSP为核心的多轴运动控制器PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)，全面阐述了PMAC运动控制器的结构、工作原理、性能及其应用。以自动数控玻璃雕刻机为例，开发一种基于PMAC的开放式数控系统，该控制系统包括硬件设计和软件设计两大模块。
首先介绍了该运动控制器主要实现的功能、结构和工作原理图，PMAC是可编程多轴运动控制器，也称运动控制计算机，它主要由Motorola DSP CPU与Delta Tau公司开发和特制的用户门阵列IC组成，是一种开放式结构。它不仅可以象普通PC机那样运行，还可以通过设置变量来控制运动过程。它不仅具有开环指令，还具有闭环指令。它可以对电机进行PID调整，可以控制8轴联动，其具有响应速度快、精度高、开发周期短、编程和操作简单的特点，可运用于机器人、数控机床等多轴控制的高精度伺服装置上。能够对存储在它内部的程序进行单独的运算，执行运动程序、PLC程序、进行伺服环更新。并以串口、总线两种方式与主计算机进行通讯。
多轴运动控制器是一种非常灵活的控制器，它可与各种类型的主机、驱动器、电机和传感器一起完成各种类型的功能。通过应用软件和硬件特性，为特定的功能对其进行设置，以使它能正常工作。多轴运动控制器虽然提供了强大的PID参数调节功能，但其PID参数却不能随着数控加工过程状态的改变而自适应变化，通过对PID参数功能加以改善，实现自适应调节功能。
最后，将PMAC多轴运动控制器应用在自动玻璃雕刻机，深入研究了嵌入PMAC的开放式数控系统。开发一种基于PMAC运动控制器的双CPU的开放式数控系统，在当前技术条件下，采用这种基于上、下位机的开放式的可重用数控系统，具有较大的实用价值。
Traditional control system (such as single chip control system) can t control the motion axes controlled by every control unit to move together. By research of the multi-axis motion controller, the control unit and microcomputer are made into an assembled system, that is , a microcomputer controls all the units, then controls the corresponding motion axis, to control multi-axis to move together, harmonize the motion controlled by different motor, and the ultimate aim is to optimize the whole system and capability .This dissertation mainly studies a multi-axis motion controller桺MAC (Programmable Multi-Axis Controller) whose kernel is DSP. It expatiates entirely PMAC motion controller's structure, work principle, capability and applications. With the automatic NC glass engraver machine, develop an open architecture NC system based on PMAC, which includes two modules of hardware design and software design.
Firstly, it introduces the functions, structure and work principal diagram of the motion controller. PMAC is a programmable multi-axis motion controller, which is also named control computer. It is mainly made up of user gate array developed and made especially by Motorola DSP CPU and Delta Tau. It is an open architecture. It not only can run as the normal PC machine, but also can control the course of the motion by means of setting up the variable. It has both open circuit and close circuit instructions. It can regulate the PID of the motor and control eight axes to move together. It has the characteristic of rapid responding velocity, high precision, short develop period, easy writing program and operation. It can be used to the high precision servo equipment controlled by multi-axis such as robot and NC machine. It can compute alone the inside program stored, carry motion program and PLC program, renovate servo circuit and communicate with the major computer by means of the series and bus.
Multi-axis motion controller is a very flexible controller. It can complete all kinds of functions together with each kind of host computer,
driver, motor and sensor. Using the characteristic of software and hardware, it is set up for the special function, to make it run normally. Multi-axis motion controller gives the great function of adjusting parameter PID, but it can't change itself with the station changing during the NC machining. The function of the parameter PID is improved to adjust itself automatically.
Finally, PMAC multi-axis motion controller is applied to automatic glass engraver machine. It studies the open architecture NC system with PMAC, and develops an open architecture NC system with double CPU based PMAC motion controller. Under the condition of modern technology, using this open architecture and repeat NC system based on the up and down CPU, has more worthiness.
引文
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