1 引言
    運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的上位控制方案一般有單片機(jī)系統(tǒng),、專(zhuān)業(yè)運(yùn)動(dòng)控制PLC,、專(zhuān)用控制系統(tǒng)和“PC＋運(yùn)動(dòng)控制卡”。采用單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制,，成本較低,，但開(kāi)發(fā)難度較大，周期長(zhǎng),。這種方案一般適用于產(chǎn)品批量較大,、控制系統(tǒng)功能簡(jiǎn)單、有單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的用戶,。許多品牌的PLC都可選配定位控制模塊,，有些PLC的CPU單元本身就具有運(yùn)動(dòng)控制功能，如松下公司的FP0,。這種方案一般適用于運(yùn)動(dòng)過(guò)程比較簡(jiǎn)單,、運(yùn)動(dòng)軌跡固定的設(shè)備，如送料器,、自動(dòng)焊機(jī)等,。專(zhuān)用控制系統(tǒng)一般是針對(duì)專(zhuān)用設(shè)備或?qū)Ｓ眯袠I(yè)，比如西門(mén)子公司的車(chē)床數(shù)控系統(tǒng)和銑床數(shù)控系統(tǒng)等,。“PC＋運(yùn)動(dòng)控制卡”的方案隨著PC的普及用得越來(lái)越多,，將是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)。這種方案可充分利用計(jì)算機(jī)資源,，用于運(yùn)動(dòng)過(guò)程,、機(jī)械軌跡都比較復(fù)雜,，而且柔性比較強(qiáng)的機(jī)器設(shè)備，比如目前很熱門(mén)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)大多采用這種方案,。
    本文介紹的控制系統(tǒng)采用的就是“PC＋運(yùn)動(dòng)控制卡”方案,，這是本文的主要內(nèi)容。

2 系統(tǒng)組成及硬件介紹
    圖1示出本系統(tǒng)的硬件組成框圖,。其中采用德國(guó)百格拉三相混合式步進(jìn)電機(jī)(VRDM3910/LHA)及其配套驅(qū)動(dòng)器(D921),。控制卡是成都步進(jìn)機(jī)電有限公司生產(chǎn)的MPC02型運(yùn)動(dòng)控制卡,。

2.1 驅(qū)動(dòng)器面板及其功能設(shè)置
圖2是D921型驅(qū)動(dòng)器的面板配置及功能,。

功能選擇：STEP1、STEP2  設(shè)置電機(jī)每轉(zhuǎn)步數(shù),；

  所有輸入信號(hào)均為光耦輸入,。

2.2 運(yùn)動(dòng)控制卡的結(jié)構(gòu)
    MPC02型運(yùn)動(dòng)控制卡的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

   該卡插在PC的PCI擴(kuò)展槽內(nèi)使用,；MPC02卡完成運(yùn)動(dòng)控制的所有細(xì)節(jié)，包括脈沖和方向信號(hào)的輸出,、自動(dòng)升降速的處理,、原點(diǎn)和限位信號(hào)的檢測(cè)等。它采用先進(jìn)的專(zhuān)用控制集成電路,，具有梯形及S形升降速度曲線,。使用68芯SISC接口，外接線可采用屏蔽線纜,，以提高控制卡的抗干擾能力,。其信號(hào)接口定義如下：
    脈沖量信號(hào)：脈沖/方向(編號(hào)17～28)；編碼器反饋(35～52),；光隔電源(29,、30)。
    開(kāi)關(guān)量信號(hào)：限位(55,、56,、60、61,、65,、66)；減速(53,、54,、58、59,、63,、64),；原點(diǎn)(57、62,、67),；伺服使能(9、11,、13),；偏差清零(10、12,、14),；外部報(bào)警(68)；通用輸入(31～34),；通用輸出(1～8),；光隔電源(15、16),。

3 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件
3.1 控制卡的軟件
    在函數(shù)庫(kù)中使用的單位和函數(shù)返回值通常約定如下,。
3.1.1 單位
    1)位移或距離的單位為P(Pulse)，即脈沖數(shù),；
    2)速度的單位是P/S(Pulse/sec),，即脈沖/秒；
    3)加速度和減速度的單位是P/s2(Pulse/s2),，即脈沖/秒2,。
 
3.1.2 函數(shù)返回值
    運(yùn)動(dòng)庫(kù)中的大多數(shù)函數(shù)是整型函數(shù)，它們的返回意義如下：
    0  函數(shù)執(zhí)行正確,；－1  函數(shù)執(zhí)行錯(cuò)誤,。
    在函數(shù)庫(kù)中使用的函數(shù)有如下幾種：控制卡和軸設(shè)置函數(shù)、獨(dú)立運(yùn)動(dòng)和插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)函數(shù),、制動(dòng)函數(shù),、位置和狀態(tài)的設(shè)置及查詢(xún)函數(shù)、I/O口操作函數(shù),、錯(cuò)誤代碼函數(shù)和一些其他函數(shù),。這些函數(shù)實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)有如下六種基本類(lèi)型，如圖4所示,。

   把帶有升/降速控制的運(yùn)動(dòng)函數(shù)稱(chēng)為快速(fast)運(yùn)動(dòng)函數(shù),，比如fast_pmove、fast_vmove和fast_hmove,，把常速運(yùn)動(dòng)函數(shù)稱(chēng)為常速(con)運(yùn)動(dòng)函數(shù),，如con_pmove、con_vmove和con_hmove,。
3.2 軟件程序：

   運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)定包括軸號(hào),、初速度,、最高速度、加速度和移動(dòng)距離等,；運(yùn)動(dòng)控制程序包括急停,、緩?fù)！⑶辶?、常速和快速等,；控制效果顯示包括位置和速度等。程序如下：

4 結(jié)束語(yǔ)
    以專(zhuān)用運(yùn)動(dòng)控制電路為主控的運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制功能由硬件電路實(shí)現(xiàn),，集成度高,，可靠性比較好。它只需從微機(jī)接收控制命令,，然后自己完成與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的控制,，幾乎不占用微機(jī)的CPU時(shí)間，使用非常方便,，不僅可以大大縮短研制和開(kāi)發(fā)周期,，而且還能實(shí)現(xiàn)更完善的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠滿足對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制要求,。