[擇要]運動控制卡是一種基于工業(yè)PC機 、 用于各種運動控制場合（包括位移、速度狂鞋、加速度等）的上位控制單元。它的出現(xiàn)主要是因為：（1）為了滿足新型數(shù)控系統(tǒng)的標準化潜的、柔性骚揍、開放性等要求；（2）在各種工業(yè)設(shè)備（如切割夏块、雕刻疏咐、噴涂纤掸、點膠脐供、焊接等）、國防裝備（如跟蹤定位系統(tǒng)等）借跪、智能醫(yī)療裝置等設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)研制和改造中政己，急需一個運動控制模塊的硬件平臺；（3）PC機在各種工業(yè)現(xiàn)場的廣泛應(yīng)用掏愁，也促使配備相應(yīng)的控制卡以充分發(fā)揮PC機的強大功能歇由。
[關(guān)鍵詞]ADT8940、上位控制果港、執(zhí)行結(jié)構(gòu)

一桌懊、數(shù)控系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)及控制原理圖
采用PC+運動控制卡的簡易數(shù)控系統(tǒng)陋锚，其主要組成及其控制流程圖如下圖（1）所示：

圖（1）
通過上述組織結(jié)構(gòu)圖不難看出：一個完整的數(shù)控系統(tǒng)主要有“執(zhí)行結(jié)構(gòu)”和“上位控制”兩部分組成∮㈡遥“執(zhí)行機構(gòu)”主要包括：步進電機是菇，伺服電機，以及由繼電器輸出控制的交流馬達份肠、汽缸枣肚、液壓缸等，“執(zhí)行機構(gòu)”通過機械聯(lián)結(jié)裝置將運動傳遞到刀具或工件僧少，進而實現(xiàn)機械部件的運動丐鸽；“上位控制”單元主要包括：PC機，運動控制卡供撵，數(shù)控應(yīng)用軟件和輔助工具軟件郊男。
“上位控制”單元是數(shù)控系統(tǒng)的“指揮中心”，“執(zhí)行機構(gòu)”的所有動作都受“上位控制“的統(tǒng)一調(diào)度吝都，從而確保了各部件協(xié)調(diào)動作杆坪。在“上位控制”對“執(zhí)行機構(gòu)”實施控制的過程中，運動控制卡起了關(guān)鍵性的作用鸿市，她是PC機和執(zhí)行機構(gòu)聯(lián)系的橋梁锯梁，是執(zhí)行機構(gòu)的直接控制者，所以運動控制卡性能的優(yōu)劣將直接影響整個數(shù)控系統(tǒng)的性能焰情。
深圳市眾為興數(shù)控技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事數(shù)控硬件產(chǎn)品和應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的公司陌凳，運動控制卡作為公司的一項核心產(chǎn)品，其性能指標一直穩(wěn)居在國內(nèi)的先進行列内舟，基于運動控制卡自主研發(fā)的數(shù)控應(yīng)用系統(tǒng)滲透到了植毛鉆孔機合敦，水射流切割、火焰切割验游、異形玻璃切割充岛、噴涂機、雕刻機耕蝉、焊接機崔梗、醫(yī)療機械等領(lǐng)域。下面詳細討論運動控制卡在異型玻璃切割行業(yè)中的應(yīng)用垒在。

二蒜魄、異形玻璃切割系統(tǒng)
1、 行業(yè)概述

傳統(tǒng)的玻璃切割采用手工和簡易機械切割方式愚贩，在玻璃僅僅用于門窗的時代盯辅，上述切割方式已經(jīng)綽綽有余。然而隨著科技和生活水平的不斷提高，玻璃在電子產(chǎn)品趴鹰、工藝品胚砰、裝飾品、家庭日用品等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越普及纠沉，利用傳統(tǒng)方式去切割厚度很厚簇友，面積大，形狀復(fù)雜庸颂，精度要求高的玻璃非常困難肠豺，而且效率很低。傳統(tǒng)切割方式在玻璃切割領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)走到了盡頭扁钥，取而代之的最佳方式莫過于將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到玻璃切割中俐粪。
深圳市眾為興數(shù)控技術(shù)有限公司結(jié)合自身所長，自主開發(fā)了異形玻璃切割系統(tǒng)捐煤，該系統(tǒng)在玻璃切割行業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用褪秀。

2、 系統(tǒng)設(shè)計

(1) 硬件方案

因PLC和其他控制器存在圖形處理麻煩薛训、存儲容量和內(nèi)存容量小等缺陷媒吗，所以最終采用PC+運動控制卡硬件方案。
運動控制卡是基于PC機各種總線的步進電機或數(shù)字式伺服電機的上位控制單元乙埃，總線形式也是多種多樣闸英，通常使用的是基于ISA總線，PCI總線和PC104總線的介袜。隨著PC機的發(fā)展甫何，主板上ISA插槽已經(jīng)越來越少，而PC104總線插槽僅出現(xiàn)在價格昂貴的工控主板上遇伞，PCI總線已經(jīng)成為普通PC機的主流辙喂。
綜合玻璃切割工藝，加工過程中需要使用到兩軸聯(lián)動鸠珠、三軸聯(lián)動巍耗、、兩軸直線插補渐排、三軸直線插補和自動加減速等功能馆柬，所以選擇PCI插槽的ADT8940四軸運動控制卡作為運動控制單元。

（2）軟件方案

ADT8940運動控制卡具有開放式結(jié)構(gòu)谍潮、使用簡便溯侦、功能豐富墅糯、可靠性高等特點慷啊，其所有功能都是以庫函數(shù)形式出現(xiàn)，用戶只管調(diào)用，無須了解具體的實現(xiàn)方式某扑，所以可以在短期內(nèi)奢赡，開發(fā)出既滿足性能要求，又能大幅度降低成本的系統(tǒng)筐积。
在傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)中掷暇，通常需要專業(yè)人員手工編輯G代碼，或者使用Mastercam等專業(yè)性很強的繪圖工具生成G代碼珊求，G代碼是系統(tǒng)唯一能夠識別的加工指令层攀，這對操作人員提出了很高的要求。為了開發(fā)出通用性強赃阀，性價比高的系統(tǒng)霎肯，我們分析了目前比較通用的各種繪圖工具，決定在兼容傳統(tǒng)的G代碼的基礎(chǔ)上榛斯，增加目前通用性強的DXF文件(AutoCAD)和PLT(AutoCAD观游、CoreDraw)文件作為切割加工的原始數(shù)據(jù)，從而解決了客戶使用G代碼的煩惱驮俗。
VC中提供的數(shù)據(jù)鏈表模板類懂缕，可以很方便地管理數(shù)據(jù)，加上VC有強大的圖形處理功能王凑，可以方便地將數(shù)據(jù)文件格式轉(zhuǎn)化成圖形格式搪柑，直觀地反映出來。所以選用VC作為軟件開發(fā)工具索烹。
（3）功能規(guī)劃及設(shè)計要點

解析功能—系統(tǒng)具有對DXF拌屏、PLT、CNC术荤、NC文件的解析功能倚喂，從而自動生成加工過程中所需要的數(shù)據(jù)。解析總體思路采用短直線逼近法來模擬實際軌跡瓣戚，解析精度可調(diào)笛吱，用戶可以根據(jù)實際需要進行設(shè)定。
編輯功能—在玻璃切割中挥痊，經(jīng)常需要批量切割排列規(guī)則的方形和圓形工件途培，如果通過繪圖方式很不方便。為了增強系統(tǒng)的通用性和靈活性芥嫉，系統(tǒng)中增加了方形和圓形工件的排版和編輯功能注欧，以方便的實現(xiàn)方形和圓形工件的切割加工。
回零功能—系統(tǒng)上電啟動鲜附，每個軸正常需要回零钙蕉，確保系統(tǒng)找到機械零點，通常用原點接近開關(guān)作為原點信號。
設(shè)定起點—在機械零點的基礎(chǔ)上官孝，人為設(shè)定的加工零點努禽。設(shè)定加工起點的目的，主要是為了提高加工效率门俏。
抬刀功能—在切割加工過程中丸匀，如果刀具在工件中旋轉(zhuǎn)較大角度，既會影響刀具的使用壽命危融，同時還會在拐角處留下圓角畏铆。為避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，用戶可以通過設(shè)定抬刀角度吉殃，確保刀具旋轉(zhuǎn)角度在超出抬刀角度的情況下及志，刀具先抬起，然后旋轉(zhuǎn)寨腔，接著下刀進行后續(xù)切割速侈。
變速功能—在加工過程中，如果采用統(tǒng)一速度進行高速切割加工迫卢，那么在拐角較大處倚搬，就會留下不規(guī)則的弧形，影響產(chǎn)品的加工精度乾蛤。為此每界，系統(tǒng)增加了拐角減速功能。
暫停記憶—系統(tǒng)在暫停時家卖，會自動記憶當(dāng)前的位置眨层，以保證繼續(xù)加工時，所有運動軸都能準確回到暫停時的位置度堤，確保加工的準確性捅硅。
手動功能—為提高手動調(diào)機的靈活性，系統(tǒng)采用了手持盒控制和鍵盤控制和鼠標控制三種方式來實現(xiàn)各運動軸的移動沙螺，同時還提供了指定坐標移動法桅蕊，確保各運動軸運動到指定位置。
IO診斷—該功能主要用于裝機調(diào)試和故障檢測中娇皇。機器安裝完畢阅牛，必須保證所有的輸入和輸出信號正常后，方可進行加工呛仁，否則將會帶來安全隱患和加工出現(xiàn)異常的現(xiàn)象秫痪。
保護功能—系統(tǒng)使用了三級保護措施，一級保護采用硬件限位開關(guān)捅没，二級保護采用軟件限位叭舰，三級保護采用了急停關(guān)閉所有電機驅(qū)動器使能的應(yīng)急方案玫斋，確保了系統(tǒng)加工過程的安全。

(4) 運動控制卡操作

ADT8940控制卡是基于PCI總線的控制卡显驼，它提供了豐富的運動控制函數(shù)，可方便基于XY平臺的數(shù)控系統(tǒng)坯临、機器人系統(tǒng)焊唬、雕刻切割系統(tǒng)、座標測量系統(tǒng)的應(yīng)用(具體在系統(tǒng)中主要用到了單軸運動看靠、兩軸聯(lián)動赶促、三軸聯(lián)動、兩軸直線插補挟炬，三軸直線插補等功能鸥滨。對于XY兩軸插補，只需設(shè)置X軸的速度曲線谤祖，三軸插補需要設(shè)置X軸的速度婿滓，Z軸的倍率及驅(qū)動速度應(yīng)與X軸設(shè)置相同，同時Z軸的初始速度也應(yīng)設(shè)為X軸的驅(qū)動速度)粥喜。
下面簡單介紹系統(tǒng)中所用庫函數(shù)的功能和使用方法凸主。
a. 初始化卡常用函數(shù)
int adt8940_initial(void)—該函數(shù)用于檢測運動控制卡和復(fù)位運動控制卡，這是調(diào)用其他函數(shù)的前提额湘。函數(shù)返回值為ADT8940運動控制卡的數(shù)量卿吐，返回值<=0，表示初始化失敗忘哼。
int set_range(int cardno, int axis, long value)—該函數(shù)用于設(shè)定倍率疏悯，倍率是決定速度，加減速度和加減速度變化率的參數(shù)锨穷。
int set_pulse_mode(int cardno,int axis,int value,int logic,int dir_logic)—該函數(shù)用于設(shè)置輸出脈沖的工作方式歉冷，運動控制卡提供獨立脈沖和雙脈沖的工作方式。
int set_command_pos(int cardno,int axis,long value)—該函數(shù)用于設(shè)定邏輯計數(shù)器的值岗憨。
int set_actual_pos(int cardno,int axis,long value)—該函數(shù)用于設(shè)定實位計數(shù)器的值炸穿。
b. 運動控制常用函數(shù)
int set_startv(int cardno,int axis,long value)—設(shè)定起始速度。
int set_speed(int cardno,int axis,long value)—設(shè)定驅(qū)動速度署霸。
int set_acc(int cardno,int axis,long value)—設(shè)定加速度暖鬓。
int pmove(int cardno,int axis,long pulse)—單軸驅(qū)動函數(shù)，連續(xù)向不同軸發(fā)送此指令赠魂，即可實現(xiàn)多軸聯(lián)動麸档。
int inp_move2(int cardno,int no,long pulse1,long pluse2)—兩軸插補函數(shù)，no的取值決定是前兩軸還是后兩軸插補缆刁。
int inp_move3(int cardno,long pulse1,long pluse2,long pulse3)—兩軸插補函數(shù)乃沙。
c. 狀態(tài)檢查函數(shù)
int get_status(int cardno,int axis,int *value)—獲取單軸驅(qū)動狀態(tài)起趾，該函數(shù)主要用于單軸運動和多軸聯(lián)動的場合。
int get_inp_stauts(int cardno,int no,int *value)—獲取插補驅(qū)動狀態(tài)警儒。
int get_inp_status2(int cardno,int no,int *value)—獲取連續(xù)插補允許寫狀態(tài),通過使用該函數(shù)可以在當(dāng)前插補未結(jié)束的情況下训裆，插入下一條插補指令，以便保證插補的連續(xù)性蜀铲。
d. 參數(shù)檢查函數(shù)
int get_command_pos(int cardno,int axis,long *value)—獲取邏輯計數(shù)器的值边琉。
Int get_actual_pos(int cardno,int axis,long *value)—獲取 實位計數(shù)器（通常為編碼器和光柵尺）的值。
int get_speed(int cardno,int axis,long *speed)—獲取運動軸的速度
e. 開關(guān)量操作函數(shù)
int read_bit(int cardno,int number)—讀單個輸入點狀態(tài)记劝。
int write_bit(int cardno,int number,int value)—輸出單點变姨。
以上函數(shù)的詳細說明，請參見ADT8940運動控制卡說明書厌丑。

(5)軟件設(shè)計
在需要調(diào)用運動控制函數(shù)的地方定欧，正確調(diào)用相應(yīng)函數(shù)，最后組合成完整的異形玻璃切割系統(tǒng)怒竿。

結(jié)束語：運動控制卡作為運動控制系統(tǒng)的核心部件砍鸠，”上位控制”單元的性能決定了整套系統(tǒng)的運動控制功能的強弱。根據(jù)不同的應(yīng)用場合耕驰，根據(jù)各自的應(yīng)用條件武帚，為您的運動控制系統(tǒng)選擇一款適用的“管家”吧！

眾為興數(shù)控 (暫不可見) 0755-26722719-317

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