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　　运动控制系统结构

　　整个控制系统硬件由PC机、DMC5400多轴控制器、增量式编码器以及松下公司的全数字式交流伺服系统(包括电机和驱动器)、中空力矩电机等组成(见图3)。

　　该控制系统以PC机平台为基础，DMC5400多轴运动控制器为运动控制核心。PC机的CPU与DMC5400的CPU构成上下位机的结构，两个CPU各自完成相应的任务。

　　PC机作为DMC5400的上位机，提供Windows平台及人机操作界面，完成系统初始化、轨迹参数的设定、运动信息的实时显示等，仅需用极少部分时间向控制卡发送运动指令。下位DMC5400多轴运动控制器主要完成平移电机和旋转电机的运动控制，包括伺服驱动、程序解释以及高速数据采集等实时性任务。DMC5400直接插在PC机的PCI插槽中，并由动态链接库驱动。

　　运动控制系统软件设计

　　该控制系统实质上是一种以DMC5400为核心组成的开放式数控系统。上位PC机和下位DMC5400多轴控制器各有自己的CPU、存储器和外设，分别构成一套独立的计算机系统。因此，在选择控制软件的开发平台时充分考虑了这种结构的特点。由于DMC5400多轴控制器采用了实时操作系统，数控程序代码解释工作和连续运动时复杂的插补运算都由其内部的DSP来完成，可以保证对运算过程和各种紧急情况的及时处理。相对而言，上位PC机只是提供与用户交互部分和一些状态变量的读取工作，CPU的工作量不是很大。

　　上位机软件

　　上位机软件的组成如图4所示。

　　初始化模块：实现零位标定等功能。

　　轨迹和参数设定模块：根据不同的运动功能和轨迹，提供了相应的参数设定界面，其中包括参数合理性判别、缺省值提供等辅助功能。

　　运动信息实时显示模块：通过与DMC5400实时通讯，动态采集负载位置和速度等运动信息。然后，借助CB开发的带有二维坐标系的显示界面，实现实时动态显示负载运动轨迹，同时动态显示左右两个软硬限位状态。另外，在界面的右下角还实时动态显示负载的位置和速度数据。

　　故障诊断模块：内嵌于各功能模块中，如设定值合理性判别、键盘操作功能保护、界面功能按钮的连锁、电机限速保护、位置超速保护等。

　　通讯模块：利用DMC5400提供的动态链接库编制，实现上位PC机和下位DMC5400之间的通讯。它内嵌于各功能模块中，囊括了同DMC5400通讯的所有方式，而且将其主要的函数进行分类、封装。所编制的通讯程序实现了运动轨迹程序及设定参数的下载、上位PC机对DMC5400的指令传输及DMC5400对PC机的状态反馈等通讯功能。

　　下位机软件

　　控制下位机是运动控制系统的直接控制级，构成可控扩束和可控衰减两个独立的伺服控制回路。其功能包括：实现目标运动的实时控制;采用相应的控制算法，对系统的运行位置、速度进行控制;将检测到的系统状态信号通过PCI总线传给上位机。DMC5400的运动控制功能十分丰富，可以满足绝大多数多轴运动控制系统的要求[3]。

　　DMC5400运动控制卡提供基于Windows 95 /98/Me/NT/2000/XP下32位DLL驱动编程。其具体的编程语言可为VB、VC、C++Builder中的任何一种。在运动函数库中所使用到的函数主要有如下几种：控制卡及轴设置函数，独立运动和插补运动函数，制动函数，位置和状态的设置及查询函数，I/O口操作函数，错误代码函数。其函数返回值为0(函数执行正确)或-1(函数执行错误)。其控制系统的流程图如图5所示。

关键词： 实时控制 伺服电机 目标仿真 DMC5400 多轴运动控制器 201006