一帆數(shù)控機(jī)械有限公司開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)是采用DSP(Digital Signal Processor)多軸運(yùn)動(dòng)控制器為下位機(jī)、工控PC機(jī)為上位機(jī)的雙CPU結(jié)構(gòu)的技術(shù)。PC機(jī)承擔(dān)非實(shí)時(shí)任務(wù)的處理，實(shí)時(shí)任務(wù)則采用具有高速浮點(diǎn)運(yùn)算功能的DSP來(lái)處理。這個(gè)特點(diǎn)支持客戶根據(jù)控制任務(wù)的具體要求來(lái)重新創(chuàng)建各種高級(jí)控制算法、操作界面等。在軟體上該系統(tǒng)提供與MasterCAM軟件的接口，支持DNC加工，HTTP和SMTP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能夠自動(dòng)接收和處理電子郵件加工程序文件，是自主開發(fā)的高性能的數(shù)控系統(tǒng)。考慮到在加工過(guò)程中對(duì)速度、精度以及操作過(guò)程中實(shí)時(shí)的軌跡跟蹤和斷點(diǎn)記憶等均有較高要求，課題組采用自主開發(fā)的基于DSP技術(shù)的MCT8000控制卡，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的硬件和控制軟件。

　　1.系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　整個(gè)系統(tǒng)的組成如圖1所示，主要包括工業(yè)PC機(jī)、控制面板、MCT8000多軸運(yùn)動(dòng)控制卡及其接口板、電源、伺服放大器和電機(jī)、繼電器以及一些安全和保護(hù)電路。其中工業(yè)計(jì)算機(jī)處理控制中的非實(shí)時(shí)任務(wù)、實(shí)時(shí)任務(wù)由MCT8000運(yùn)動(dòng)控制卡處理，而電源、伺服放大器和電機(jī)、繼電器則作為系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

圖1    系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

Fig.1 System hardware configuration

　　2.運(yùn)動(dòng)控制卡原理

　　MCT8000系列智能運(yùn)動(dòng)控制器包括主控制板，接口板以及控制軟件等，是新一代開放式結(jié)構(gòu)高性能可編程運(yùn)動(dòng)控制器。其CPU采用美國(guó)德州儀器的TMS320C3140MHzDSP，可通過(guò)ISA或PCI標(biāo)準(zhǔn)總線或USB高速接口與主控機(jī)連接。主控機(jī)與控制器之間采用雙向高速FIFO進(jìn)行通訊，可提供2~8軸的高速度、高精度伺服控制，主控機(jī)可選用任何PC系列微機(jī)。和傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制器產(chǎn)品相比，MCT8000系列產(chǎn)品具有開放式結(jié)構(gòu)，高速度、高精度，網(wǎng)際在線控制，多軸同步控制，可重構(gòu)性，高集成度，高可靠性和安全性等特點(diǎn)。

　　MCT8000在設(shè)計(jì)上采用了先進(jìn)的軟硬件重構(gòu)技術(shù)，根據(jù)控制對(duì)象的不同可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行在線設(shè)置和重構(gòu)，或通過(guò)軟件升級(jí)硬件。能夠根據(jù)客戶的不同要求，可對(duì)控制器的硬件模塊進(jìn)行最佳調(diào)整，配以相應(yīng)的BIOS，使用戶可以對(duì)MCT8000的I/O口直接操作。

　　MCT8000提供了一整套運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)，包括BIOS函數(shù)庫(kù)(直接操作MCT8000的所有I/O)、基本運(yùn)動(dòng)函數(shù)庫(kù)(1~3維的運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)和運(yùn)動(dòng)控制函數(shù))、擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)函數(shù)庫(kù)(機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和智能PLC代碼翻譯器等)和網(wǎng)際在線控制器(基于TCP/IP的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)安全通訊協(xié)議)。

　　運(yùn)動(dòng)控制板結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 運(yùn)動(dòng)控制板結(jié)構(gòu)圖

Fig.2 Structure of motion control card