2017年5月23日

UMAC多軸運動控制器

2.2 UMAC多軸運動控制器2.2.1 UMAC的介紹TX1600G鏜銑加工中心的精工系統是在UMAC多軸運動控制器的基礎上開發的開放式精工系統。UMAC(Universal Motion and Automation Controller)是由美國 Delta Tau公司推出的一種功能強大的多軸運動控制器，它集運動控制、數據采集及PLC邏輯控制等功能為一體，是當今開世界上功能強大的運動控制器之一[23]。UMAC是一臺擁有獨立內存，可以獨立運算的計算機，它既可以通過存儲在內部的程序獨立地工作，也可以接受工控機的命令。它還具有實時性和多任務性，能夠自動地把任務進行優先等級判別，并按優先等級執行。在整個控制系統中急停功能、機械限位、硬件故障等優先級最高，當UMAC的CPU中出現此類任務時，CPU會首先執行此任務，能夠減少機床事故的發生。2.2.2UMAC的優越性1.UMAC是一種由一套3U結構的歐洲標準卡組成的模塊化Turbo PMAC2 系統級控制器[24]。它采用的處理器為Motorola DSP56303系列數字信號處理器 (80MHz)，比普通PMAC的處理器的性能高級。UMAC最多可以同時控制32軸，普通的PMAC只能同時控制8軸的運動。2.UMAC控制器外型呈3U框架結構，根據用戶需求可選擇不同尺寸的3U 機架。在UMAC的3U機架中有封裝好的電子器件，內置的連接器以及電源模塊 [25]。3U結構的UMAC控制器如圖2.2所示，3U框架內通常有4到18個插卡槽，可根據工業實際需要選擇不同的附件板（如軸板，I/O板、CPU板），將其插入3U 機架中，各附件板通過背板與UMAC連接[25]。各附件板可從3U機架中滑入和滑出，減少了系統配置和排除故障的時間，其模塊化設計也大大提高了系統的開放性和穩定性。而一般的PMAC運功控制卡裝在工控機的插槽中，與各附件板卡通過導線相連，這種連接方式故障率高、安裝效率低，不利于故障的查找，而且維修不方便。3.UMAC有高速USB接口、串口、總線、Ethernet或MACRO光纜接口等通訊方式。其中總線形式包括：ISA總線、PCI總線、VEM總線和PC/104嵌入式微機，而PMAC只有PCI,ISA總線和串口通訊。課題中UMAC與上位機采用以太網（Ethernet)進行通訊，這種通訊方式具有傳輸速度快、成本低、可靠性高等特點。4.UMAC的處理速度和存儲性能優于普通PMAC，而且功能強大，在PMAC的基礎上增加了 3維刀具半徑補償，多路復用器端口功能等。2.2.3UMAC附件板的介紹CPU板：UMAC有兩種CPU主板可供選擇，一種是Turbo PMAC2 CPU板，它是一種完全獨立控制的Turbo PMAC2，作為一個獨立的單元插在3U機架中。一種是MACRO接口 CPU板，UMAC MACRO系統是通過光纖或雙絞線遠距離連接PMAC2Ultralite板，優點是在很大程度上減少了布線的復雜性，消除了遠距離傳輸和電磁的干擾[26]。ACC24E-2A:是UMAC的一種擴展軸卡，它可提供四通道或兩通道的伺服控制器軸口，其兩通道的ACC24E-2A結構圖如圖2.3所示。該軸卡主要由：高度集成的伺服控制門陣列、緩存電路、接口電路等組成。可提供-10V?+10V的模擬電壓輸出，并設有編碼器反饋信號輸入端口，從而實現對伺服電機的閉環控制[27]。ACC-65E:是UMAC Turbo或MACRO系統的通用輸入輸出（I/O)板，提供 24通道的光電隔離的輸入接口和24通道的光電隔離的輸出接口，其輸入信號電壓為 12?24Vdc。ACC-66E:提供48通道的光電隔離的輸入接口板，其輸入信號電壓為 12-24Vdc。2.2.4UMAC控制變量的介紹UMAC定義了很多變量，主要有I、M、P、Q四種類型的變量。每種類型的變量均為8192個，其控制功能不同。I變量主要用于初始化設置和系統多功能設置，其中包括電機設置、數據采集、 A/D轉化、坐標系、編碼器設置等功能。I變量是一種系統定義好的全局變量，內存中有其定義好的存儲地址[28]。在基于UMAC的精工系統的二次開發以及伺服系統的調試中，都必須掌握相關變量的使用方法。用戶在UMAC自帶的調試軟件 PEWIN32PRO中的TERMINAL窗口可以查看或設置I變量的值。M變量是一種指針變量，用戶可以利用該變量對UMAC的內存和I/O空間進行取存操作。開發商對M變量沒有預先定義，需用戶自己定義。定義M變量就是為其分配在UMAC存儲器中的地址，并指定其內存大小和格式[29]。P變量是一種通用的用戶變量，在系統中有固定的地址，系統沒有對其定義，其值與坐標系無關。Q變量與P變量類似，只是Q變量的使用與所在的坐標系有關，是一種局部用戶變量。Q變量還有特殊用途，當Read讀取A-Z字母變量值，將其值保存到Q101-Q126中[21]。

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