一種獨立型可編程三軸運動控制器
董 春，劉 琨，富歷新
(哈爾濱工業大學，黑龍江 哈爾濱 150001)
摘 要：提出的獨立型運動控制器，可通過手持編程器編寫應用程序，也可在計算饑上編寫應用程序，通過RS-232口送至控制器內．然后獨立運行。文中討論了硬件電路和軟件編程設計，給出一應用實例。
美鍵詞．運動控制；微處理器：程序設計
1 引 言
獨立型可編程運動控制器(PMC)是一種新型的機械運動控制裝置，與可編程邏輯控制器(PLC)不同之處是它以運動控制為主，邏輯控制為輔，與基于總線的運動控制器不同之處是它不依賴于計算機，可獨立操作。一個完整的可編程運動控制器一般要具有以下幾個部分。
1．1 運動控制
高精度的伺服電機、步進電機的運動控制，一般采用閉環方式。
1．2模擬和數字I／O
用于像機械手爪、切割刀具、焊槍等工具的控制和限位開關、工位信號、故障狀態等輸入信號的檢測。
1．3操作員接口
用于建立作業程序、修改系統參數、顯示運行狀態等。研制的HIT4000三軸運動控制器具備上述功能，并有如下一些特點。
(1)可實現三軸伺服電機的閉環控制。
(2)內藏PLC，具有36點I／O能力。
(3)通用RS232接口，可外接手持式編程器或計算機系統，將編輯好的作業程序輸送到控制器的非易失性RAM中，控制器可獨立運行。
(4)控制器上有4位數字的狀態顯示器，以顯示運行狀態。
(5)類似于BASlC的36條控制指令，便于掌握。
2 硬件結構
圖1虛框內為系統硬件功能框圖。
本系統選擇了MCS-51系列中的8031作為整個控制器的控制核心，此外擴展了一片27256EPROM和一片6264RAM。EPROM主要用來存放系統的監控程序，SRAM主要用來存儲由上位機傳送的作業程序，并且具有掉電保護的功能。使作業程序不會由于掉電而丟失。
利用專用精密運動控制芯片LM628來完成伺服控制，該芯片主要功能為：具有可編程數字PID控制算法；32位的位置、速度和加速度計數器；內部梯形速度軌跡函數發生器；實時中斷。HIT4000三軸運動控制器利用8031對LM628進行編程，采用
12位D／A輸出，提供±10V的輸出電壓。
HIT4000控制器還提供了20路由光電隔離后的開關量輸入和16路由光電隔離后的開關量輸出，用于實際系統中相關的I／O點控制和檢測。為了提高系統的實時控制能力，系統擴展了8路外部中斷(不包括3路伺服中斷)，同時為了實時顯示系統運行狀態，系統配置了4位數字的狀態顯示器。
3 軟件結構
本控制器所設計的控制軟件，包括：
(1)將用戶作業程序編擇為目標程序的編譯軟件。
(2)將目標程序傳送到控制器的通信軟件。
(3)使控制器實現單步或連續運行的調試軟件。
(4)固化在控制器中的監控程序。
用戶作業程序要按照控制器提供的指令，根據應用要求編寫，表1為HIT4000控制器提供的指令。
除了表1所列的命令外，控制語言還提供了豐富的運算符，主要分為三大類。算術運算符、關系運算符和邏輯運算符、算術運算符包括+、一、×、／、％(取模)、∧(乘方)；關系運算符包括：>、<、=、；邏輯運算符包括：&(位邏輯與)、|(位邏輯或)、～(位邏輯非)。
編譯軟件所要編譯的作業程序文件可以是在任何文本編輯環境下編輯的文本文件。編譯軟件除了要將命令的外部形式(助記符)轉化為內部形式(以一字符量代替)以外，還對作業程序進行語法檢查，能夠指出錯誤類型與錯誤所在的行號。圖2為編譯軟件的程序框圖。
通訊軟件與凋試軟件都是系統機或編程器通過串行通信與控制器傳遞數據或命令的軟件，只不過通信軟件負責完成將編澤生成的目標文件傳送給 |
