多轴平台控制系统设计

多轴平台控制系统设计

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松渊上海电机学院机械学院袁上海圆园园圆源缘冤

摘要院根据多轴运动控制的需要袁设计了一套基于触摸屏和运动控制卡的控制系统遥该控制系统采用郧葬造蚤造运动卡对多轴平台实现复杂的运动控制袁采用威纶触摸屏实现运动参数的设定和设备状态监控遥威纶触摸屏一方面作为酝燥凿遭怎泽服务器袁通过郧葬造蚤造运动卡访问其寄存器袁另一方面它也作为酝燥凿遭怎泽客户端袁实时采集力传感器数据以显示和记录遥实际应用表明袁该控制系统结构简单袁能起到良好的控制效果遥

关键词院触摸屏袁运动控制卡袁酝燥凿遭怎泽

粤遭泽贼则葬糟贼押栽燥糟燥灶贼则燥造葬皂怎造贼蚤原葬曾蚤泽责造葬贼枣燥则皂熏葬糟燥灶贼则燥造泽赠泽贼藻皂蚤泽凿藻泽蚤早灶藻凿遭葬泽藻凿燥灶贼燥怎糟澡原泽糟则藻藻灶葬灶凿皂燥贼蚤燥灶糟燥灶贼则燥造糟葬则凿援陨灶贼澡蚤泽糟燥灶贼则燥造泽赠泽贼藻皂熏郧葬造蚤造糟葬则凿蚤泽怎泽藻凿贼燥糟燥灶凿怎糟贼糟燥皂责造藻曾皂燥贼蚤燥灶糟燥灶贼则燥造葬灶凿宰耘陨晕灾陨耘宰贼燥怎糟澡泽糟则藻藻灶葬糟糟燥皂责造蚤泽澡藻凿责葬鄄则葬皂藻贼藻则泽藻贼贼蚤灶早葬灶凿泽贼葬贼怎泽皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早援宰耘陨晕灾陨耘宰贼燥怎糟澡原泽糟则藻藻灶葬糟贼藻凿葬泽酝燥凿遭怎泽泽藻则增藻则憎澡燥泽藻则藻早蚤泽贼藻则泽葬则藻葬糟糟藻泽泽藻凿遭赠糟燥灶贼则燥造糟葬则凿葬灶凿酝燥凿遭怎泽糟造蚤藻灶贼熏葬泽憎藻造造熏憎澡蚤糟澡糟燥造造藻糟贼藻凿则藻葬造原贼蚤皂藻凿葬贼葬枣则燥皂枣燥则糟藻泽藻灶泽燥则枣燥则凿蚤泽责造葬赠葬灶凿则藻糟燥则凿援

运藻赠憎燥则凿泽押贼燥怎糟澡泽糟则藻藻灶熏皂燥贼蚤燥灶糟燥灶贼则燥造糟葬则凿熏酝燥凿遭怎泽

员多轴运动平台

图员所示多轴运动平台包括三个线性运动轴和一个回转轴袁其中载轴尧再轴和悦轴采用伺服电机驱动袁在轴通过气缸实现遥由于三个伺服轴有联动控制需求袁因此具有复杂运动控制功能的运动控制卡是一种理想的控制器袁典型的控制系统采用计算机加运动控制卡的主从式结构咱员原猿暂遥在这种控制系统中袁需要计算机程序开发的相关知识袁因此开发难度较大袁成本也较高遥

动袁且悦轴需与该运动轨迹保持正切遥为了完成该复杂的运动控制功能袁采用了郧葬造蚤造阅酝悦原圆员源猿运动控制卡遥阅酝悦原圆员源猿是一种独立源轴运动控制器袁它可脱离计算机独立运行袁提供砸杂原圆猿圆和以太网两个通信通道袁具有点动尧矢量定位尧电子齿轮同步尧电子凸轮尧组合运动和轨迹运动等复杂运动控制功能遥对于以上运动平台的需求袁可采用控制卡的角度跟随功能咱圆暂遥如需完成图猿所示轨迹袁控制卡编程代码为院

灾酝载再在鸦鸳定义在轴始终与载再轴轨迹正切栽晕苑园熏园鸦鸳在轴每度需要苑园个脉冲袁起始为园灾孕园熏缘园鸦鸳沿再轴正向运动缘园

悦砸缘园熏员愿园熏原怨园鸦鸳逆时针做半径为缘园袁起始直角为员愿园毅袁扫描角为怨园毅的圆周运动

灾孕圆缘园熏员园园鸦鸳运动到距起始点渊圆缘园熏员园园冤坐标处悦砸缘园熏怨园熏原怨园鸦灾孕猿园园熏园鸦悦砸缘园熏园熏原怨园鸦

灾孕缘园熏原缘园鸦鸳运动到距起始点渊猿园园熏园冤坐标处遥悦砸缘园熏原怨园熏原怨园鸦

灾耘鸦月郧杂鸦粤酝杂鸦鸳矢量结束袁开始运动袁等待结束

图员多轴运动平台

本文采用威纶触摸屏和郧葬造蚤造运动控制卡作为该多轴平台的控制系统袁其结构如图圆所示遥在该系统中袁郧葬造蚤造运动控制卡对多轴平台实现复杂的运动控制袁威纶触摸屏作为主要的人机交互接口袁实现运动参数的设定和设备状态监控遥一方面袁威纶触摸屏作为酝燥凿遭怎泽服务器袁运动控制卡通过酝燥凿遭怎泽栽悦孕访问其寄存器从而获取参数和写入状态曰另一方面袁触摸屏还作为酝燥凿遭怎泽客户端袁与应变放大器通讯袁实时获取压力传感器数据并显示和存储遥

图猿运动轨迹

阅酝悦原圆员源猿控制卡所具有的以太网接口支持酝燥凿遭怎泽栽悦孕协议袁当它作为酝燥凿遭怎泽客户端时袁为了建立酝燥凿遭怎泽连接袁需执行指令院

陨匀月越员怨圆援员远愿援员援员园缘约缘园圆熏

图圆多轴平台控制系统结构

圆运动控制卡编程

图员所示多轴运动平台可在载再平台内做直线或圆弧运

其中袁陨匀为开放以太网通讯指令袁月为控制所开放端口袁员怨圆援员远愿援员援员园缘为酝燥凿遭怎泽服务器陨孕地址袁缘园圆为酝燥凿遭怎泽通讯指定端口号遥

在酝燥凿遭怎泽协议中袁客户端可以读写服务器的位渊线圈冤和字渊寄存器冤咱猿暂遥在本控制系统中袁运动控制卡需读取触摸屏中设定的速度数据和操作按钮并写入设备运动当前状态袁因此主要

叶工业控制计算机曳圆园员愿年第猿员卷第苑期用到的酝燥凿遭怎泽功能代码包括员渊读位状态冤袁猿渊读保持寄存器冤和员缘渊写入多个位冤遥控制卡读取设备手动辕自动操作状态袁其指令如图源所示袁起始位号园对应触摸屏蕴月园袁由于只需读取一个位袁因此数据位长度为员袁其值为园时为手动袁员时为自动曰读取速度设置信息指令如图缘所示袁起始地址怨怨怨怨对应触摸屏砸宰园袁一根轴数据占猿圆位袁载尧再和悦轴共需读取远个字曰写入轴状态信息指令如图远所示袁起始位号圆对应触摸屏蕴月圆袁写入各轴原点尧正反向限位尧运动辕停止状态等共员圆位的状态信息遥

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口袁它包含一个以太网接口和两个串行接口遥威纶触摸屏与其它设备的酝燥凿遭怎泽通讯可通过简单设置由触摸屏自身系统完成袁也可通过编写宏指令来实现咱源暂遥在本应用中袁将触摸屏以太网口设置为酝燥凿遭怎泽服务器袁由郧葬造蚤造运动控制卡编程读取触摸屏内部寄存器袁自身站号设置为员曰将串行口悦韵酝圆设置为酝燥凿遭怎泽砸栽哉客户端袁由触摸屏系统自身实时访问压力传感器数据袁传感器站号设置为缘袁端口设置如图苑所示遥

图苑触摸屏端口设置

图源读取手动辕自动操作状态指令

本控制系统触摸屏操作界面如图愿所示袁包括模式选择尧轴状态显示尧压力值显示尧速度设定及手动操作等功能遥

图缘读取轴速度信息指令

图愿触摸屏操作界面

图远写入轴状态指令

猿力传感器

为了检测在轴气缸与操作物作用时的实时压力袁在气缸活塞杆前端安装由上海天沐传感器有限公司提供的晕杂原宰蕴缘型拉压力传感器袁并配晕杂原粤园园圆型应变放大器遥该放大器提供酝燥凿遭怎泽砸栽哉通讯功能袁为实时采集压力数据提供了方便遥根据传感器通讯协议袁读取实时压力数据指令如表员所示袁其中需将压力放大器地址设定为缘袁压力数据存储在远开始的两个字单元中遥

表员

读压力数据指令

缘结束语

通过采用触摸屏和运动控制卡实现了多轴运动平台的控制系统设计遥该系统无需编写复杂的计算机编程和触摸屏宏指令袁通过简单设置即可实现触摸屏与运动控制卡和压力传感器的数据交互袁因此减小了控制系统构建的难度袁提高了系统开发的效率遥

参考文献

咱员暂印松袁汪烨袁唐矫燕援基于运动郧粤蕴陨蕴运动控制卡的并联机构控制系咱圆暂张浩袁唐敦兵袁郑庆康援基于运动控制卡的多轴联动控制系统设计咱猿暂张雨袁曾海峰袁王石安袁等援基于运动控制卡的料斗自动焊接控制系统咱源暂郧葬造蚤造酝燥贼蚤燥灶悦燥灶贼则燥造陨灶糟援阅酝悦原圆员曾圆辕圆员曾猿怎泽藻则酝葬灶怎葬造眼运演援咱缘暂王娟袁戴勇波援基于栽砸陨韵运动控制器及触摸屏的遥控系统设计咱允暂援

工业控制计算机袁圆园员苑袁猿园渊员园冤院远园原远员

咱收稿日期院圆园员愿援援暂

圆园园怨

设计咱允暂援机械研究与应用袁圆园员远袁圆怨渊缘冤院员源源原员源苑咱允暂援机械制造与自动化袁圆园员愿渊员冤院员愿源原员愿远统设计咱允暂援机床与液压袁圆园员猿渊圆圆冤院员员怨原员圆员

源触摸屏设置

本控制系统采用威纶酝栽愿员园圆蚤耘作为主要的人机交互接

渊上接第苑员页冤

和将属性表通过郧粤栽栽杂藻则增粤责责添加到协议栈管理的属性表中遥

孕则燥枣蚤造藻必须定义读写回调函数袁这样当一个孕则燥枣蚤造藻的属性被写或被读袁协议栈就可以调用对应的函数遥注册回调函数后袁每当有读写请求时袁回调函数将会执行特征值的读写操作遥当接收到一个来自郧粤栽栽客户端的读某个给定的属性的请求后袁协议栈就会检查属性权限袁如果属性是可读的袁调用孕则燥枣蚤造藻的读回调函数遥当接收到一个来自郧粤栽栽客户端的关于某一给定的属性的写请求后袁协议栈就会检查属性的权限袁如果属性是可写的袁就调用孕则燥枣蚤造藻的写回调函数遥应用层可以通过调用设置和

获取抽象函数来写辕读孕则燥枣蚤造藻包含的特征值遥另外袁调用设置函数写被配置为晕燥贼蚤枣赠或陨灶凿蚤糟葬贼藻凿的特征值时袁应该检查通知辕指示的逻辑遥

该系统改变了以往繁复的人工操作袁具有一定的实际意义遥

参考文献

咱员暂张聚丽援孕蕴悦在电梯控制中的应用咱允暂援科技资讯袁圆园园怨渊猿远冤

圆园园圆袁圆猿渊远冤院远园愿原远员员

咱圆暂宗群袁宋鼎袁王朝阳援电梯远程监控系统的研制咱允暂援仪器仪表学报袁

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