基于PC的步進(jìn)電機(jī)三軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)研究

???????? 詳細(xì)介紹Windows 環(huán)境下面用PC 的并口直接控制三軸聯(lián)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系
統(tǒng)。分析了包括G 代碼編譯、數(shù)字積分插補(bǔ)算法實(shí)現(xiàn)三軸聯(lián)動(dòng)、PC 上微秒級(jí)定時(shí)器的實(shí)現(xiàn)方法等一系列關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
關(guān)鍵字：步進(jìn)電機(jī)；運(yùn)動(dòng)控制；數(shù)控
????????? 當(dāng)前，運(yùn)動(dòng)控制一般有兩種方案，一種是分布式結(jié)構(gòu)，即上位機(jī)和下位機(jī)獨(dú)立的方式，由PC 作為上位機(jī)，完成復(fù)雜用戶界面和復(fù)雜的算法，下位機(jī)由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)底層的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制，上位機(jī)一般通過(guò)串行口與下位機(jī)通信，發(fā)加工指令到下位機(jī)進(jìn)行加工；另一種是PC 完全控制，這種控制方式又分成兩類，一類是PC 通過(guò)并口直接發(fā)脈沖信號(hào)控制電機(jī)，另一類是在PC 的擴(kuò)展槽中插入運(yùn)動(dòng)控制卡來(lái)控制電機(jī)。以上方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況選擇。分布式結(jié)構(gòu)伸縮性好，一臺(tái)上位機(jī)可以連接多臺(tái)下位機(jī)，在下位機(jī)較多的情況下整體成本較低，但下位機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不易進(jìn)行功能擴(kuò)展。PC 完全控制的方式可以充分利用PC 的軟件資源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于進(jìn)行功能擴(kuò)展，但一臺(tái)PC 只能控制一臺(tái)運(yùn)動(dòng)裝置，當(dāng)運(yùn)動(dòng)裝置的成本與PC 的成本接近的時(shí)候整體成本較高。另外，如果PC 直接通過(guò)并口控制的方式對(duì)PC 的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性要求較高[1,2]。而PC 擴(kuò)展槽中插入運(yùn)動(dòng)控制卡的方式能夠輕松地使用系統(tǒng)所配置的軟件模塊和硬件運(yùn)動(dòng)控制器(卡)，便于機(jī)床制造商和用戶進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)[3]。
???????? 本文在設(shè)計(jì)數(shù)控點(diǎn)膠機(jī)的時(shí)候，運(yùn)用了以上兩種控制方式，在研發(fā)初期，系統(tǒng)功能尚未完全確定時(shí)采用的是PC 直接通過(guò)并口控制的方式，方便對(duì)功能進(jìn)行擴(kuò)展，而當(dāng)產(chǎn)品功能基本定型以后，考慮到整體成本等因素，采用的是分布式結(jié)構(gòu)控制方式。因篇幅原因，本文僅介紹PC直接控制的方式，其中大部分的算法思路是一致的，分布式結(jié)構(gòu)僅是把部分控制算法移動(dòng)到下位機(jī)完成。