PMAC教材

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PMAC教材

1.PMAC控制卡及泰道公司简介

1.1PMAC控制卡

PMAC是可编程多轴控制器(Programmable Multi-Axis Controller)的简称,是美国泰道(Delta Tau Data Systems, Inc )公司⽣产的功能强⼤的运动控制器,PMAC是⽬前世界上功能最强的运动控制器,同时也是当前开放式数控系统控制器的突出代表1.2泰道公司介绍

泰道公司拥有三⼗多年丰富的运动控制经验,是⾸屈⼀指的创新型、⾼性能机器控制专家,拥有全球数百万轴的惊⼈控制能⼒;⾃从上世纪90年代初推出第⼀款基于DSP的8轴的PMAC产品,每三年左右便会推出⼀款新的产品,如今最新的第七代产品Power PMAC(基于Power PC)已达到惊⼈的256轴的控制能⼒。1.3应⽤范围

由于其灵活的结构和开放性的编程接⼝,PMAC有着⾮常⼴泛的从最简单的到最复杂的应⽤,如半导体制造、航空、通⽤⾃动化、机器⼈控制、半导体⽣产线⾃动化、各类数控机床、医药设备、各种测量和定位机具、包装⽣产流⽔线⾃动化等等。以下是在⼀些公司中

1.4PMAC特性

PMAC是⼀台具有独⽴内存、独⽴运算操作能⼒的计算机,采⽤泰道独有的实时内核(基于DSP的卡)或实时Linux操作系统(基于Power PC的卡)通过存储在⾃⼰内部的程序进⾏单独的操作;它还是⼀台实时的、多任务的计算机,能⾃动对任务进⾏优先等级判别,先执⾏优先级⾼的任务。PMAC既可以独⽴⼯作亦可按主机的命令进⾏⼯作,它和主机的

通讯可以通过串⾏⼝也可以通过总线进⾏,通过总线通讯时,还可以将中断信号引⼊主机,从⽽实现⾮常灵活有效的控制系统。PMAC可以通过灵活的类似Basic的⾼级语⾔(Power PMAC还可以⽤C语⾔)控制多轴运动,提供了运动控制、可编程逻辑控制、同主机交互等基本功能;并具有各种现场总线和多种反馈装置接⼝。PMAC的最⼤特点是开放性。允许⽤户根据⾃⼰的⽤途使⽤内部寄存器。PMAC的编码器反馈地址、A/D和I /O与内部寄存器⼀样是统⼀编址,可以像使⽤PMAC其它内存⼀样来操作编码器反馈、A/D和I/O,使⽤⾮常⽅便。内部寄存器和A/D、I/O的地址既可以使⽤PMAC的默认值,也可以由⽤户重新定义,以满⾜不同的需要。

以下是⼀些基本功能:多轴插补联动可同时运⾏多个运动程序和PLC程序

多种插补⽅式和S曲线加减速

空间任意平⾯⼑具半径补偿

螺距补偿、反向间隙补偿和⼒矩补偿

⾼速⾼精度位置捕捉(25ns)和位置⽐较(100ns)

G、M、T、D代码

电⼦齿轮和电⼦凸轮

运动程序旋转缓冲区

时基控制

1.5PMAC相关资源

1.5.1官⽅⽹址

泰道总部:http://www.doczj.com/doc/92bdd47f27284b73f2425092.html

泰道中国分公司:http://www.doczj.com/doc/92bdd47f27284b73f2425092.html1.5.2⼿册及相关资料

所有⼿册:http://www.doczj.com/doc/92bdd47f27284b73f2425092.html /Manuals/default.aspx

技术笔记:http://www.doczj.com/doc/92bdd47f27284b73f2425092.html /common/support/technotes/technotes.asp?connectionStr=release

应⽤实例:http://www.doczj.com/doc/92bdd47f27284b73f2425092.html /common/support/appex.asp?connectionStr=release1.5.3技术热线和Email

请访问相关⽹址。1.5.4论坛和群

论坛:http://www.doczj.com/doc/92bdd47f27284b73f2425092.html /http://www.doczj.com/doc/92bdd47f27284b73f2425092.html ⾥的PMAC讨论区

群:QQ 1149894062.PMAC分类及型号说明

2.1按内核功能划分

主要有Non-Turbo PMAC, Turbo PMAC,Turbo PMAC2和Power PMAC。2.1.1Turbo PMAC和Non-Turbo PMAC的区别

Non-Turbo PMAC是最早⽣产的PMAC,在90年代初期⽣产,其功能相对较弱,已经停产;Turbo PMAC是Non-Turbo PMAC的升级产品,在90年代中后期⽣产保持了向前兼容的特性,但本⾝也相对较⽼。Turbo PMAC也叫PMAC 1型卡,TurboPMAC和Non-Turbo PMAC的主要区别如下:

32轴vs. 8轴

16坐标系vs. 8坐标系

具正逆解功能

具前瞻算法

32,768个⽤户变量vs. 4096个⽤户变量⽀持同时多个接⼝通讯

2.1.2Turbo PMAC和Turbo PMAC2的区别

Turbo PMAC2也叫PMAC2型卡,其与Turbo PMAC的主要区别在于伺服接⼝芯⽚和⼀些⽤于设置相关特性的固件功能。PMAC 2 型伺服芯⽚可以对驱动控制器软硬件的主时钟信号进⾏编程配置,PMAC 1型芯⽚不具有此功能。

这些功能意味着在Turbo PMAC2为核⼼的控制卡上,⽤户可以根据需求任意配置伺服环、电流环以及PWM的频率;这⼀点⾮常重要,因为不同的控制对象其动态响应特性相差很⼤。例如,对⼀个20KW的伺服电机,1KHZ的伺服环⽐较合适;⽽对只有5W的特种伺服电机,伺服环频率可能要求在10KHZ以上。PMAC2型卡⽬前在市场是主流产品,但逐渐会被Power PMAC取代。

2.1.3Power PMAC

在Power PMAC以前的PMAC产品都是基于Motorola的DSP,内核采⽤泰道特有的实时内核,伺服接⼝芯⽚为DSPGATE1或DSPGATE2;Power PMAC采⽤嵌⼊式Power PC作为处理器并采⽤实时Linux操作系统,伺服接⼝芯⽚采⽤DSPGATE3。由于采⽤浮点芯⽚替代整数芯⽚,计算能⼒获得了质的提升。显著的表现是最⼤轴数由32轴提⾼到了256轴。

采⽤Power PMAC为内核的产品保持了向前兼容性,意味着以前采⽤Turbo PMAC2为内核的产品可以被⽆缝的替换掉。2.2按架构划分及型号说明

主要分为板级产品、系统级产品和现场总线产品。2.2.1板级产品

总线级插卡产品:

型号:Turbo PMAC PCI, Turbo PMAC Lite PCI, PMAC Mini PCI, Turbo PMAC VME,PMAC2A PC/104,

分别⽀持PCI、ISA、VME和PC104总线,作为插卡直接插到计算机或其他控制设备的插槽中,由计算机或控制设备供电,离开计算机及相关设备⽆法独⽴运⾏。

VME PC/104 PCI

●独⽴板卡产品:

型号:Turbo PMAC Clipper

采⽤串⼝、USB或者以太⽹和上位机进⾏通讯,需要独⽴的电源进⾏供电,可以独⽴于计算机运⾏;成本较低,⽬前是中国市场上销售量最⼤的产品。Clipper

2.2.2系统级产品

●UMAC:

型号:Turbo UMAC、Power UMACUMAC是泰道公司系列产品中的旗舰级产品,独⽴于计算机运⾏,采⽤积⽊式框架结构(3U标准),⽀持包括各种编码器、现场总线、驱动器、AD/DA 和I/O的扩展,能在最⾼层次上满⾜⽤户的要求;

例如:

◆⽤户因为升级原因,需要⽤正余弦编码器取代正交编码器,只需要将原来

的接⼝卡拔出,换成对应的正余弦接⼝卡即可。

◆⽤户需要⽤Power PMAC控制卡,只需将原来的Turbo PMAC 控制卡直接替换既可以。

Turbo UMAC

●智能多轴伺服器

型号:Geo Brick、Geo Brick LVGeo Brick 是集成了PMAC内核的多轴(4~8)驱动器,独⽴于计算机运⾏,可以完全取代原来的控制器+伺服器结构,并提供紧凑(四轴体积:144m m×178mm×391mm,重量:4.4Kg,功率:2KW/轴)的系统级解决⽅案;是数控机床集成商的理想的选择。

Geo Brick(90~240V AC) Geo Brick LV(12~80VDC)

●数控系统

型号:Advantage400、Advantage900

泰道的CNC产品,操作界⾯类似西门⼦840D;硬件上配合UMAC或者Clipper(需

要双端⼝RAM 选项)使⽤。

Advantage 900

2.2.3 MACRO 现场总线产品

型号: Turbo PMAC2 PCI Ultralite 、Turbo PMAC2 VME Ultralite 、Turbo PMAC2 Ethernet Ultralite, UMAC MACRO CPU。

泰道采⽤MACRO 作为伺服器和控制器之间的现场总线,介质既可以采⽤光纤,也可以采⽤RJ45。

3. 典型运动控制卡介绍这⾥介绍⽤途最⼴泛的Clipper 和最新产品Power UMAC 。3.1 Clipper

Clipper 是基于Turbo PMAC2内核的⼀款⼤众型产品,结合了4轴全功能运动控制(脉冲加⽅向、模拟量和全数字PWM 输出于⼀体)32路本地数字I/O 、可任意扩展多⾄2048路远达百⽶的远程数字I/O 、8路12位/16位可选ADC 输⼊、4路额外12位+/-10V DAC 输出和两路⼿轮通道。

Clipper 的主要功能及特点:

4轴插补联动(单轴伺服频率最⾼30kHz) ? 所有轴都可以独⽴运⾏或联动

可同时运⾏16个运动程序和64个PLC 程序 ? 简单易⽤的⾼级语⾔编程

直线、圆弧、样条和PVT插补 ? S曲线加减速和动态前瞻控制 ? 2D和3D坐标平移和旋转 ? ⾮直⾓坐标系嵌⼊式正逆解 空间任意平⾯⼑具半径补偿

螺距补偿、反向间隙补偿和⼒矩补偿

⾼速⾼精度位置捕捉(25ns )和位置⽐较(100ns)

共振抑制(⾼频陷波、中频前置滤波、低频电⼦惯量)

MACRO Fiber Optic Ring

⽤户⾃定义伺服算法

龙门双驱交叉耦合⾃动纠偏

G、M、T、D代码

伺服环级联(张⼒控制、⾃动调⾼等)

A/B相正交编码器1/T细分

电⼦齿轮和电⼦凸轮

运动程序旋转缓冲区

时基控制

可连接全数字直接PWM驱动器

Clipper最多可以扩展到32轴,每四轴需要添加⼀款扩展卡。

3.2Power PMAC

Power PMAC作为泰道的最新产品,其功能异常强⼤,主要表现如下:

●卓越的运算能⼒:

256轴插补联动(所有轴可以独⽴运⾏,伺服频率1~120KHZ)

128个坐标系(数控中的通道),每个坐标系⽀持32轴

同时运⾏16个运动控制程序、32个实时PLC(扫描时间可调,最⾼可达5us)和32个后台PLC(扫描时间⼩于100us)64位浮点运算

●杰出的运动控制功能:

直线、圆弧(椭圆、螺旋、螺纹)、样条和PVT插补,回转体表⾯和球体表⾯加⼯

基本S曲线加减速和任意曲线加减速(可限制加加速度)

超前读和超前读回溯

电⼦齿轮和电⼦凸轮(时基控制)

⾼速⾼精度位置捕捉(25ns)和位置⽐较(100ns)