基于PMAC时基控制（电子凸轮）原理与应用

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1、基于PMAC的时基控制（电子凸轮）原理与应用李显汤以范何法江（上海工程技术大学机械学院201620）摘要:本文概要地介绍了PMAC的结构原理,主要讨论了PMAC的时基控制的原理与功能，并给出了实际应用的例子。关键词：PMAC　时基控制　编码器ThePrincipleofPMAC’sTime-basedcontrolanditsApplicationLIXianTANGYi-FanHEFa-JiangAbstract:PMAC’sstructureandprinciplewereintroduced,theprincipleandfunctionoftheP

2、MAC’sTime-basedcontrolwerediscussed,andpracticalexamplewasgiven.Keywords:PMAC;PMACTime-basedcontrol;Encoder.1开放式控制器PMAC简介PMAC(ProgrammableMulti-AxisController)可编程多轴运动控制器，是美国DeltaTauDataSystem公司于推出的PC机平台上的运动控制器,是一个完全开放的系统。它采用了Motorola公司的高性能信号数字处理器DSP5600作为CPU,是世界上功能最强大的运动控制器之一。从硅谷计

3、算机硬盘的超高精度的伺服磁道写入，到高级CNC机械控制，以及机器人、硅晶片处理、激光切割等广大领域，最著名的例子是PMAC被用来控制哈勃望远镜镜面的修磨。PMAC可以控制步进、交直流伺服、直线电机、液压伺服等各类电机，可以接受诸如增量绝对码盘、光栅尺、激光干涉仪、电位计、旋转变压器等检测元件的反馈功能。另外，由于作为CNC最深层次的NC内核的开放，PMAC允许用户使用诸如VC++、C、C++、VB、Delphi等多种语言开发程序,极大地方便了用户。2PMAC的结构及原理PMAC外形简易图如下:5图1PMAC结构框图J1:模拟量输入口,此接口可接受16路0-

4、5V12位的模拟信号J2:多端口I/O扩展口,可提供8进8出点供用户使用J3:通用I/O接口,此接口可提供16进16出输入输出点J4:光缆接口,用于与具有光缆接口驱动器和I/O板使用J5:串行数据接口,可与上位机进行串口通讯J6:显示器接口J7:手轮编码器接口,可接收手轮脉冲或编码器信号J8:位置比较相等输出信号接口J9～J12:1～8号电机的输入输出接口PMAC运动控制器提供了运动控制、过程控制、离散控制、内部处理、同主机的交互等基本功能,伺服控制包括PID和速度、加速度前馈控制。它的速度、分辨率、带宽、伺服控制精度等指标远远优于一般的控制器。它能够对存

5、储在内部的程序进行单独运算，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。PMAC本身就是一台完整的计算机,能够完全独立于操作系统之外处理存储的程序，5进行加工。而且它还可以自动对任务进行优先等级判别，从而进行实时的多任务处理，这使得它在处理时间和任务切换这两方面大大减轻主机和编程器的负担。即使在主机控制之下,两者之间的通讯也是一台计算机和另一台计算机之间的通讯，而不是计算机和外部设备的通讯。通过特定设计的门阵列ICS(作为DSP-GATE)，PMAC实现CPU与轴的通信。PMAC所控制的8根轴既可联动，亦可在各自的坐标

6、系中完成各自独立的完全运动。3关于PMAC时基控制(电子凸轮)PMAC有许多强大的特性来帮助它所控制的运动与外部事件同步。这些特殊性包括:位置跟随，通常叫做电子齿轮;时基控制,通常叫做电子凸轮；位置捕捉，在定位操作中很有用处；位置比较，可用于精确的扫描与测量功能。下面就其中的时基控制功能进行详细的描述。时基控制是一种与外部轴协调的更复杂的方法，即用输入信号的频率来控制运动和程序的执行速率。时基控制在整个坐标系中进行，每一次必须指定哪一个编码器寄存器接收输入频率，以及输入频率与程序执行速度间的关系。这不仅使运动速度与输入频率成比例（频率始终在接近零），而且保

7、持所有位置的同步。PMAC的运动语言把位置轨迹表示成时间的函数。无论运动是由时间直接决定,还是通过速度，最终轨迹都是被定义成位置与时间之间的函数。这对于大多数的应用是好的，但是，在一些应用中，有时需要PMAC的轴从动于不在PMAC控制下的一根外部轴(或者有时是在PMAC控制下的另外一个坐标系的独立轴)。在这些应用中，更希望把PMAC有轨迹定义成主位置的函数而不是时间。PMAC完成这一功能的方法是使“时间”同主轴通过的距离成比例,而不是通过语言表达成“时间”的函数,这是通过定义一个从主轴位置传感器得到的“实时输入频率”来完成的。它的单位是步/ms。时基控制通

8、过从上一个伺服周期以来的每个指令位置更新来工作，而伺服周期的实际时