时间: 2024-05-12 10:50:32 | 作者: 华体会娱乐体育首页
结合计算机可编程自动化控制器（CPAC）平台集成的P2P运动控制模式和DDA插补算法，运用otostudio软件设计相应的两轴运动控制程序和HMI界面，经过调试，程序运行良好，定位准确，实现了CPAC平台对两轴伺服系统运动轨迹的精确控制。
随着科学技术的发展，以液压控制电动化的运动控制为代表的制造业，正经历着深刻的创新和改革。随着电力电子技术的进步，出现了多种多样的控制技术，研究运动控制技术的应用具有十分重要的实用价值。
CPAC平台可以运行windows操作系统，在实现高性能多轴相互协作运动和高速Point-to-Point运动控制的同时，实现常规工控机的功能。CPAC运动控制平台应用更广泛，适用于有高速、高精度位置控制要求的场合，如CNC数字控制机床、激光雕刻机、机器人等设备。 1CPAC控制平台的组成结构 CPAC运动控制管理系统由运动控制器（GUC）、触摸屏（HMI）、伺服驱动器、伺服电机、步进驱动器、步进电机、I/o模块组、端子接线板组成，其中硬件平台由运动控制器（GUC）、人机HMI界面和远程输入/输出模块[1]组成，其核心控制器为由FPGA和DsP组成的运动控制器（GUC）。支持多种运动模式，如点位模式、Jog模式、电子齿轮模式、Fo11ow模式和PT模式等，带有16路通用数字输入、16路通用数字输出[2]。
CPAC软件平台otostudio是一种组态化、图形化的开发工具，基于IEC61131-3编程标准，支持指令表语言（IL）、功能块图（FBD）、连续功能图（CFC）、梯形图（LD）、结构化文本（sT）、顺序功能图（sFC）六种编程语言，同时集成了HMI编程工具，便于用户设计开发HMI界面。
CPAC控制管理系统中，P2P模式可以很好地实现点位控制，Jog模式能控制加、减速度的恒速运动，Gear和Fo11ow模式是在主轴运动的基础上做相对运动，PT模式则是做预订轨迹的周期运动。本文选择具有定位准确、控制简单等特点的P2P模式作为系统的运动模式。
为了达到两轴和多轴的合成轨迹的精度要求，需要在普通运动模式的基础上引入插补算法，实现多轴运动的控制。插补就是根据给定进给速度、给定轮廓线形的要求，在轮廓已知点之间，确定一些中间点的方法，称为插补方法或插补原理[4]。限于文章篇幅，选用数字积分法（DDA）作为本设计的插补控制算法。
数字积分法是利用数字积分原理建立起来的一种插补方法[5],基础原理是将曲线在各轴的进给量分段收集起来，当某个轴的值累加到一个指定的量时就将这个轴的进给量进给一步。 从几何意义上可知，函数y=f（l）对l的积分结果，是此函数曲线与坐标轴l所包围的面积F,如图1所示，即：
若把自变量区间[a,b]等分成由许多有限的小区间△l（其中△l=li+1-li）组成的区间，求面积F能转换为求小区间面积之和，即：
当所选取的间隔△t足够小时，可以用求和运算代替积分运算的方法，其误差在允许的误差范围内。
DDA插补的第一象限两轴直线插补过程简单描述如下：假设一直线），终点为（xe,ye），合成轨迹方向的切向速度为，X轴和y轴方向上的速度分量分别是，x和，y,则两方向上对应时间△t的移动位置增量为：
动点从起点走向终点的过程，可以看作是经过一个个时间间隔A芒，增量Kλe和KYe累加的结果。经过1次累加后，λ和Y分别都到达终点E（Xe,Ye），下式成立：
由式（10）可知，比例系数K与累加次数m互为倒数。由于m必须是整数，所以K一定是小于1的小数。在选取K时要考虑每次增量Aλ或AY不大于1,以保证坐标轴上进给脉冲不超过一
若假定存储寄存器是n位，则λe和Ye的最大允许寄存容量应为2n-1（各位全1时）。若取K=1则：
由式（13）（14）能得出Kλe和KYe小于1。这样，决定了系数K=,就保证了Aλ和AY小于1的条件。因此，轨迹从原点到达结束点的累加次数m就有m==2n次。
实现两轴运动DDA直线插补时，需要在程序中设定几个存储单元[7],分别用于存放λe和Ye及其累加值Zλe和ZYe。将Zλe和ZYe赋一初始值，在每次插补循环过程中，进行以下求和的
将运算结果的溢出脉冲Aλ和AY用来控制伺服电机转动，两轴运动控制管理系统合成轨迹即所需的直线ab验证两轴运动DDA直线所示，DDA直线所示。取程序中累加值的寄存器位数为4位，用Zλe-16来代表溢出。图3中起点坐标为0（0,0），终点坐标为A（7,10），插补步长为1。
以第I象限逆圆为例，设两轴合成运动轨迹圆弧运动轨迹为AB,半径为R,运动轨迹的切向速度为⑦，P（λ，Y）为动点，如图4所示，经过整理可得：
从式（18）（19）能够准确的看出：由于速度分解关系的不同，两轴运动的圆弧插补时的位置增量与两轴运动的直线插补时相比，位移的参量参数发生了变化，λ和Y产生了对调。DDA圆弧插补方法里的位置增量是由当前合成位置坐标（λ，Y）所决定的变量，而直线插补是由终点坐标决定的定值。
DDA圆弧插补进行Mat1ab仿线所示，仿线所示，得到以原点为圆心、半径为5的第一象限的1/4逆圆圆弧。
由Mat1ab仿真结果能看出，直线插补和圆弧插补程序实际运行轨迹和理论运行轨迹始终在一定的范围内贴近，误差不超过一个步长。实际运行轨迹被分成小段，每段内可以分解为x、y轴两个方向的恒定速度的运行。
根据上述Mat1ab仿真的插补算法设计的DDA直线所示，DDA圆弧插补程序流程图如图8所示。
经过对otostudio软件的使用，发现在数据监控时，不能监控两轴平面和三轴空间及以上的多维空间位置。下面程序的运行结果采用单轴监控的模式，即一条线代表一个轴的位置状态。
从运行结果能够准确的看出，针对不同的坐标，即使程序中设置的各轴工作速度相同，两个轴也是几乎同时到达终点位置。对比DDA直线插补和DDA圆弧插补的Mat1ab仿真实例，可知实际运行轨迹始终在理论运行轨迹附近不超过一个步长的范围内，证明该程序提高了两轴及多轴运动轨迹的控制精度。
5结语本文基于CPAC运动控制平台来实现对两轴伺服电机的控制，为提高合成运动轨迹的精度，选取了P2P运动模式，引入了两轴直线插补和圆弧插补算法，采用Mat1ab仿真验证了DDA插补算法对于精确运动控制的可行性。在0tostudio软件平台上，实现了P2P运动模式和DDA插补算法控制程序，实现了两轴伺服系统的高精度运动轨迹控制，且程序运行良好，运动轨迹定位准确。
一：当今的自动化应用中，智能型技术发展方兴未艾，例如分布式运动控制，其中所有信息与控制均由中央服务器推送至自动化系统的边缘装置，这种设计大量节约了时间与金钱，俨然形成一种趋势。之前分布式控制并不普及人们使用传统的集中式运动控制，由主机（如PLC）管理马达的运动，但是这种控制方式的缺点是需要大量的步线，建置如此复杂的系统相当困难，常出现线缆束过粗不易维修或没办法提供可靠服务的情况。 相较之下，分布式运动控制管理系统可减少甚至解决这样一些问题。由于控制功能就位在驱动器内部或周围，从中心点至各运动轴的布线需求大幅度减少，除使布线作业更轻松外，并可大大降低安装成本。而分布式系统可有效串联
近日，兰州理工大学-ABB自动化实验室签约揭牌仪式在兰州理工大学逸夫馆科技二楼报告厅隆重举行。校党委书记李贵富与ABB集团机械控制及自动化产品管理中心运动控制及PLC自动化亚洲区销售经理兼传动与控制本地业务单元机械控制及自动化产品管理中心经理James Large先生共同为实验室揭牌。 出席仪式的ABB集团代表有传动与控制本地业务单元机械控制及自动化产品管理中心研发经理Jukka Palomaki先生、机械控制及自动化全国销售经理滕进科先生、机械控制及自动化全国渠道管理经理张永勤先生、西北区PLC技术支持工程师杨荣先生等11人。兰州理工大学实验室管理处、电信学院相关负责人和教师代表参加揭牌签约仪式。 双方协议约定
测试系统中采取的同步方式一般有二种：一种是运动控制卡控制电机运动到某个指定位置，数据采集卡能实时采集该位置上的数据，这样的形式称为中断;另一种同步方式是如果电机运动到某个位置时数据采集卡采集到满足某种条件的信号，则需要记录电机当前的运动位置，这样的形式称为捕获。 中断方式 中断分为绝对位置中断、相对位置中断及周期性位置中断。绝对位置中断是指当电机运动到某绝对位置时运动控制卡将产生外部中断信号;相对位置中断是指当电机的运动位置相对于允许电机产生中断时的位置之差满足设定的条件时产生中断信号;求模位置中断是指每相对于某个设定的位置都将产生1个中断信号。因此能根据测试系统的不同需要决定采取什么样的中断方式。 同步的原理 当运动控制卡控制电机
运动控制技术是推动新的技术革命和新的产业革命的关键技术，高速、高精度始终是运动控制技术追求的目标。运动控制技术能快速发展主要得益于计算机、高速数字处理器(DSP)、自动控制、网络技术的发展，不仅应用于数字控制机床、工业机器人、轻工、纺织、化工、冶金等传统行业，还在国防、航空航天等多个领域得到普遍应用。数控技术、机器人技术更是一个国家运动控制技术发展水平的重要标志。随国民经济发展发展，数控技术为满足不同加工领域的要求也有了的长足进步，但对于大型的，高精密、高速数控装备和数控系统仍需要进口，大大制约了我国装备制造业和加工能力的提升。 当前，基于PC和运动控制器的开放式数控系统得到了很大发展，运动控制器在系统中接收PC控制指令，运算后转
摘要： 一种基于PC机的开放式四轴运动控制平台的软、硬件组成及设计方法。采用CPLD简化了平台硬件结构，利用PC机的资源实现了“软运动控制”功能。系统具有结构开放、使用起来更便捷、成本低廉、性能可靠等特点，可以灵活地实现定制应用。 关键词： 开放式系统 运动控制器 CPLD 作为运动控制的核心部件，运动控制器普遍采用16位或32位微控制器，其灵活的系统集成方式和高速的指令执行速度提高了运动控制性能、改善了控制管理系统的精度、增强了系统构成的灵活性。如DeltaTau公司的PMAC系列、MEI公司的XMP系列的产品，均采用了高速数据信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）技术，通常能控制1～8个
类似于数码相机取代胶卷相机，当前科技领域一个很明确的趋势是软件正在吞噬世界，软件定义网络、软件定义存储、软件定义数据中心…而工业界正处于“软件定义工控”的变革前夜。可以预判，未来的工控格局一定会出现重大变化，有远见的企业都在加速拥抱软件，一切只是时间问题。 你好，这是我在【物女心经】专栏写的第216篇文章。 在《创新者的窘境》一书中，作者哈佛商学院教授克里斯坦森介绍的柯达被超越的故事令人记忆犹新。 1975年，“胶卷相机之王”柯达公司里有一名工程师，没日没夜的鼓捣出了一个类似“面包盒”的机器，它就是历史上第一部数码相机。 虽然拥有数码相机的发明者，但柯达公司却将这个技术“雪藏”了。 因为有了这个设备，从此
1.系统要求 1)设计一检测系统，它能控制检测头沿着物体表面0.5mm的距离运动，并且在运动同时时刻保证检测头垂直于物体表面。 2)系统可控制两个直线)和一个回转轴(B)，其中两个直线)和回转轴(B)可以联动，回转轴(B)的方向保持与X Z1运行轨迹的法线保持一致。为增加检测速度，再增加一Z2轴检测工件的直线)可通过手动、自动方式对4个轴来控制。 4)提供10个零件的运行轨迹，各零件的工作起始点能够最终靠手动方式确定。 5)可通过触摸屏进行手动操作。 2.硬件构成 检测头是针形结构。旋转轴通过减速器控制检测头旋转。二维十字平台控制旋转轴的平面运动。被检测物体固定以后，运动控制器要根
器在检测设备上的应用 /
根据了解的初步情况，认为此项目可有多种方案，分别简介如下： 一、集中控制方案集中控制的方案可用一台主机（工控机）+控制卡的方式控制全部电机的运行，可用扩展控制卡及扩展控制插槽（扩展箱）的方法满足控制数量的要求。优点：集中管理及控制，便于操作、设置参数及管理。缺点：主机故障影响全局，现场布线较多，容易引进干扰，控制电机数量较多时，可靠性降低。 二、单机独立控制方案单机独立控制方案是每个电机一套独立的控制管理系统，单机控制独立管理，单机的数量不限。优点：独立控制，可靠性较高。控制数量扩展比较灵活。布线独立、简单。缺点：单机数量较多不易管理，需要在每台单机上操作、设置数据。由于每台单机需要独立的操作显示界面，成本增高。 三、分布
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