基于PMAC的时基控制(电子凸轮)原理与应用djzx.docx

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1、基于PMMAC的的时基控控制（电电子凸轮轮）原理理与应用用李显 汤以范范 何何法江（上海工工程技术术大学 机械学学院 22016620）摘要: 本文概概要地介介绍了PPMACC的结构构原理, 主要要讨论了了PMAAC 的的时基控控制的原原理与功功能， 并给出出了实际际应用的的例子。关键词：PMAAC时时基控制制编码码器The Priinciiplee off PMMACs TTimee-bassed conntrool aand itss ApppliicattionnLI XXiann TTANGG Yii-Faan HE Fa-JiaangAbsttracct:PMAACss sttruc

2、cturre aand priinciiplee weere inttrodduceed , thhe pprinncipple andd fuuncttionn off thhe PPMACCs Tiime-bassedconntrool wweree diiscuusseed, andd prractticaal eexammplee waas ggiveen.Keywwordds : PMMAC; PMMAC Timme-bassed conntrool; Enncodder.1 开放放式控制制器PMMAC简简介PMACC ( Proograammaablee Muultii-Axxis

3、 Conntroolleer)可可编程多多轴运动动控制器器，是美国国Dellta Tauu Daata Sysstemm 公司司于推出出的PCC 机平平台上的的运动控控制器,是一个个完全开开放的系系统。它它采用了了Mottoroola 公司的的高性能能信号数数字处理理器DSSP56600作作为CPPU ,是世界界上功能能最强大大的运动动控制器器之一。从从硅谷计计算机硬硬盘的超超高精度度的伺服服磁道写写入，到高级级CNCC 机械械控制，以及机机器人、硅硅晶片处处理、激激光切割割等广大大领域，最著名名的例子子是PMMAC 被用来来控制哈哈勃望远远镜镜面面的修磨磨。PMMAC 可以控控制步进进、交直

4、直流伺服服、直线线电机、液液压伺服服等各类类电机，可以接接受诸如如增量绝绝对码盘盘、光栅栅尺、激激光干涉涉仪、电电位计、旋旋转变压压器等检检测元件件的反馈馈功能。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。2PMAAC的结结构及原原理PMACC外形简简易图如如下: 图1 PMAAC结构构框图J1 : 模拟拟量输入入口, 此接口口可接受受16路0-5V112位的的模拟信信号J2 : 多端端口I/O扩展展口, 可提供供8进8出点供供用户使使用J3 : 通用用I/OO接口, 此接口口可提供

5、供16进16出输输入输出出点J4 : 光缆缆接口, 用于于与具有有光缆接接口驱动动器和II/ OO 板使使用J5 : 串行行数据接接口, 可与上上位机进进行串口口通讯J6 : 显示示器接口口J7 : 手轮轮编码器器接口, 可接接收手轮轮脉冲或或编码器器信号J8 : 位置置比较相相等输出出信号接接口J9JJ12 : 118 号电电机的输输入输出出接口PMACC 运动动控制器器提供了了运动控控制、过过程控制制、离散散控制、内内部处理理、同主主机的交交互等基基本功能能,伺服服控制包包括PIID 和和速度、加加速度前前馈控制制。它的的速度、分分辨率、带带宽、伺伺服控制制精度等等指标远远远优于于一般的的

6、控制器器。它能能够对存存储在内内部的程程序进行行单独运运算，执行运运动程序序、PLLC 程程序进行行伺服环环更新，并并以串口口、总线线两种方方式与主主计算机机进行通通讯。PMAAC 本本身就是是一台完完整的计计算机,能够完完全独立立于操作作系统之之外处理理存储的的程序，进行加加工。而而且它还还可以自自动对任任务进行行优先等等级判别别，从而进进行实时时的多任任务处理理，这使得得它在处处理时间间和任务务切换这这两方面面大大减减轻主机机和编程程器的负负担。即即使在主主机控制制之下,两者之之间的通通讯也是是一台计计算机和和另一台台计算机机之间的的通讯，而不是是计算机机和外部部设备的的通讯。通通过特定定

7、设计的的门阵列列ICSS(作为为DSPP - GATTE)，PMAC 实现CPU 与轴的通信。PMAC 所控制的8 根轴既可联动，亦可在各自的坐标系中完成各自独立的完全运动。3关于PPMACC时基控控制(电电子凸轮轮)PMACC 有许许多强大大的特性性来帮助助它所控控制的运运动与外外部事件件同步。这这些特殊殊性包括括:位置置跟随，通常叫叫做电子子齿轮;时基控控制,通通常叫做做电子凸凸轮；位置捕捕捉，在定位位操作中中很有用用处；位置比比较，可用于于精确的的扫描与与测量功功能。下下面就其其中的时时基控制制功能进进行详细细的描述述。时基控制制是一种种与外部部轴协调调的更复复杂的方方法，即用输输入信号

8、号的频率率来控制制运动和和程序的的执行速速率。时时基控制制在整个个坐标系系中进行行，每一次次必须指指定哪一一个编码码器寄存存器接收收输入频频率，以及输输入频率率与程序序执行速速度间的的关系。这这不仅使使运动速速度与输输入频率率成比例例（频率率始终在在接近零零），而且保保持所有有位置的的同步。PMACC的运动动语言把把位置轨轨迹表示示成时间间的函数数。无论论运动是是由时间间直接决决定,还还是通过过速度，最终轨轨迹都是是被定义义成位置置与时间间之间的的函数。这这对于大大多数的的应用是是好的，但是，在一些些应用中中，有时需需要PMMAC的的轴从动动于不在在PMAAC 控控制下的的一根外外部轴(或者有

9、有时是在在PMAAC 控控制下的的另外一一个坐标标系的独独立轴) 。在在这些应应用中，更希望望把PMMAC 有轨迹迹定义成成主位置置的函数数而不是是时间。PPMACC 完成成这一功功能的方方法是使使“时间”同主轴轴通过的的距离成成比例,而不是是通过语语言表达达成“时间”的函数数,这是是通过定定义一个个从主轴轴位置传传感器得得到的“实时输入入频率”来完成成的。它它的单位位是步/ mss。时基控制制通过从从上一个个伺服周周期以来来的每个个指令位位置更新新来工作作，而伺伺服周期期的实际际时间并并没有改改变，伺伺服环的的动态性性能也没没有改变变。仅仅仅是指令令轨迹的的速率随随外部频频率而变变化，而而由

10、于坐坐标系内内所有轨轨迹一起起变化，所所以空间间的路径径并没有有改变。4时基控控制的应应用实例例我们以车车床上加加工多线线螺纹为为例介绍绍PMAAC卡如如何利用用一个外外部时基基进行复复杂的精精确从动动。PMMAC将将它的切切削轴从从动于主主轴编码码器，使使得刀具具速度跟跟踪主轴轴速度，从从而得到到恒定的的螺距，这这可以在在时基控控制下完完成。为为主轴定定义一个个“实时”速度，并并以此设设置时基基常数。在在假设主主轴运行行于实时时速度的的前提下下对从动动轴编写写程序时时基控制制将会自自动主轴轴速度的的变化。我们加工工一个55螺距（每每英寸55线）螺螺杆。假假设主轴轴速度为为50rrps.因此切

11、切削速度度为500（reev/ssec）/5（rrev/in）10iin/ssec.为了使使刀具与与每道螺螺纹配准准（500revv/seec200mseec/rrev）每个循环的程序时间必须精确地为20msec/rev的倍数。图2 控控制原理理图基本设定定和程序序编写如如下：设定和定定义：&1 ；在在坐标系系统1中中定义轴轴1-10000X ；电电机1在在X轴方方向以110000ctss径向切切削2-100000XX ；电机机2在XX轴方向向以1000000ctss切削主轴编码码器为110244线/rrev或或40996ctts/rrev.在实时时速度为为30000rppm(550rpps)

12、时时，编码码器频率率为2004.88ctss/mssec.按公式式，时基基常数为为1311,0772/2204.86640WY:118333,6440 ；设置置时基常常数（在在地址118333）1193311183 ； 通知知坐标系系统1用用此地址址作为时时基来源源运动程序序如下：OPENN PRROG 77 CLEEAR ；准备备进入程程序缓存存P1000=3.00 ；X（径径向）与与毛 距离P1011=P1100；切削起起始位置置RAPIID XX(P1100-0.11) ZZ2 ；快快速运动动到起始始位置WHILLE(PP10113.10) ；循环环直到深深度为00.1英英寸P1011=

13、P1101+0.001 ； 增增加深切切0.001TM1000 ；1000mseec“切如”时间X(P1101) ；进入入毛 的的轴半径径（“切入）TM(224*110000/100) ；以110inn/seec运动动24英英寸Z26 ；制造造24英英寸螺纹纹（266-2）TM600 ；60mmsecc退刀时时间X(P1100-0.11) ；刚刚好退到到毛 外外TM(224*110000/300) ；以330inn/seec运动动24英英寸Z20 ；从下下一个螺螺纹反向向运动 ；循环环中运动动的总时时间为 ；1000+224000+600+8000333600mseec ；正好好是200mse

14、ec的倍倍数或主主轴转一一圈ENDWWHILLE ；结结束循环环RAPIID XX0 ZZ0 ；返回回初始位位置CLOSSE5结束语语 本文分分析了开开放式控控制卡PPMACC的时基基控制原原理，从从中可以以知道PPMACC时基控控制技术术很好的的解决了了从动坐坐标系与与主动坐坐标系的的良好的的同步问问题。这这一功能能可广泛泛地应用用于机械械制造、自自动控制制等领域域, 它它可以使使两个不不同的事事件达到到精确的的同步运运行。参考文献献：1 黎凌霄霄，吕强中中. 基于于PC柔性性和开放放性的可可编程多多轴控制制器 J . 机械械工程师师, 220022 ,(5):6.2PPMACC 四轴轴卡软件件、硬件件手册，版本11.13PPMACC 附件件软、硬硬件手册册， 版本本1.11注：文章章急需发发表，恳恳请贵刊刊提前审审阅，非非常感谢谢！版版面费用用由我们们学校统统一报销销，多少少开给我我一张发发票即可可，非常常便利的的。作者 李李显 联联系电话话: 13776100288806 ee-maail: llixiianuujs.20002m7