PMAC多轴运动控制卡学习硬件.doc
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1.PMAC卡-简介和预备知识PMAC卡是功能非常强大的运动控制卡,但是网上PMAC的教程很少,仅有的几个教程还是官网培训教程,罗列概念和记流水账,最不喜欢这样的教程。
自己学习PMAC卡的时候走了许多弯路,刚好找完工作就写一下PMAC的相关教程,看完整个系列的教程,相信对于PMAC的使用是没有问题的,主要分为以下几个模块:1.简介和预备知识2.PMAC硬件3.PMAC下位机编程4.PMAC上位机编程PMAC简介PMAC基本上算是自动控制行业中功能最强大的运动控制卡了,虽然价格不菲,但是使用及其方便,功能也极其强大,怎么强大自己去搜啦,这是官网链接。
PMAC是一系列控制卡的简称,常用的有PMAC1、PMAC2、Turbo PMAC1、 Turbo PMAC2、UMAC、Clipper等,基本功能和使用方法是一样的,这里我使用的是Turbo PMAC1控制卡。
在国内PMAC有多家代理,笔者固定联系的是苏州均信,维修的话有北京泰道公司,北京泰道公司的官方QQ群号为190220668 ,在群里面可以提问,有各路大神和官方人员解答疑问,群共享里面也有许多资料供学习。
运动控制基础“工欲善其事,必先利其器”,在本文中还是先说一下运动控制相关理论,这里只是一些基本概念,深入了解还是要自行查看相关资料。
定义:在复杂条件下将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动,实现机械运动精确的位置控制、速度控制、加速度(转矩)的控制。
最简单的运动控制系统我们考虑一个最简单的控制卡-驱动器-电机反馈运动控制系统控制器:根据要求的参考输入信号(如位移、速度、力等),产生相应的控制信号,这里对应PMAC控制卡。
执行机构:根据运动控制器发出的控制信号,产生操作量,作用在被控对象上,带动被控对象产生相应的运动。
运动控制中执行机构通常由电机及其驱动器组成的,其中驱动器提供电机功率,使得电机做旋转或直线运动。
被控对象:将被操纵的机器设备称为被控对象。
PMAC应用培训计划第一天 上午9:30 -10:00 交流培训需求 10:00 -11:40 Pmac卡概述及clipper硬件介绍(含Pmac-pc104) 11:50 -12:50 吃午饭 下午1:00 -2:00 Pewin32pro及相关软件的使用 2:00 -4:00 分组实际操作练习 第二天 上午9:30 -11:40 在线指令和变量说明及注意事项(含Pmac-pc104) 11:50 -12:50 吃午饭 下午1:00 -2:00 PID调节方法 2:00 -4:00 分组实际操作练习 第三天 上午9:30 -11:40 简单运动的编写和plc程序的编写方法 11:50 -12:50 吃午饭 下午1:00 -2:00 简介上位软件的通讯 2:00 -4:00 答疑及分组实际操作练习PMAC应用培训北京钧义志成科技发展有限公司PMAC多轴运动控制卡• PMAC的含义: • PMAC是program multiple axis controller 可编程的多轴运动控制卡。
• PMAC的特点: • PMAC卡是美国Deltatau公司的产品,是集 运动轴控制,和PLC控制以及数据采集的多 功能的运动控制产品。
PMAC卡1型和2型卡的主要区别• 1型卡 控制信号为模拟量,+-10V • 2型卡 控制信号为数字量,直接输出 PWM脉宽调制信号PMAC卡轴数类型• 2轴卡 PMAC MINI PCI MINI PMAC2 • 4轴卡 PMAC PCI Lite PMAC2 PCI Lite PMAC2A-104 • 8轴卡 PMAC PCI PMAC2 PCI PMAC2A-104+ACC1P • 32轴卡 Turbo PMAC PCI Turbo PMAC2 PCIPMAC新产品Clipper• 4轴 Clipper • 8轴 Clipper + Acc1P • 12轴 Clipper + Acc1P(2块)PMAC通讯方式类型• • • • PCI PC104 总线 USB 通讯 (PMAC2A-104 UMAC) 串口 通讯 RS422 或RS232 网卡通讯 ( PMAC2A-104 Clipper)ClipperTurbo PMAC2-Eth-Lite controllerTurbo PMAC Clipper 简介• Turbo PMAC Clipper是一个基于 TurboPMAC2 CPU功能齐全,结构紧凑, 成本的多轴控制器,标配以太网和RS232 通信接口和内置的I O. Clipper提供完整 TurboPMAC 2处理器,并提供最低配置4轴 伺服或步进控制32个数字I / O点。
基于PMAC运动控制卡的机器人控制软件研究PMAC运动控制卡是一款开放式可编程多轴运动控制器,利用PMAC运动控制卡的可编程多轴控制及开放的特性,对机器人实现控制系统软件的开发,可以在机器人的操作和控制上更为简便,功能模块化的设计方便用户对系统进一步开发和维护。
标签:机器人;PMAC;软件开发随着社会的发展,机器人的在各方面的运用更为普遍[1],机器人的控制功能更多,操作起来更容易。
在控制方面,如何更高准确完成对机器人的控制,更简单易懂的人机操作界面[2],达成更高效的机器人控制要求,这是在机器人开发的过程中急需解决的问题。
1.PMAC简介PMAC是由美国生产的一种开放式多轴运动控制器,其包含了运动控制、内部运算以及离散控制等基本功能,通过这些基本功能與上位机形成信息通讯,实现PMAC与PC的交互。
PMAC控制器的操作系统具有完全的开放性,内置了由Motorola公司提供的数字处理器DSP 56003。
它在处理信息方面的伺服更新率能达到普通控制器的5倍以上。
PMAC内部自带程序缓冲区和旋转缓冲区,适用于大程序的加工,并具有电子齿轮,随动功能及位置捕捉等功能。
2.运动控制系统研究的意义基于Windows平台开发控制软件可使用VC++作为开发工具。
VC++编程软件拥有强大的功能,在使用时灵活性强,具有很高的开发效率。
利用Visual C++6.0软件来进行控制软件的开发,在开发时可以灵活定制,不受硬件的干扰,不需要对硬件进行更改,只需改变软件的模块,从新定义它们的映射关系就可以软件功能实现更新替换。
采取这样的开发模式,不仅可以更高效快捷的完成功能的扩展,还可以利用到上位机更广泛的资源,循环利用,节省人力资源。
使用户开发出的产品拥有独特的功能特点,增加了自身的竞争力,从而达到控制器的潜力发挥最大化[3]。
3.运动控制系统的硬件结构控制系统的硬件结构由操作模块、运动控制模块以及机器人本体这三个部分组成。
PMAC多轴运动控制器研究随着工业自动化的快速发展,多轴运动控制器在各种工业应用中的重要性日益凸显。
在这种背景下,PMAC(Programmable Multi-Axis Controller)多轴运动控制器作为一种先进的控制解决方案,引起了广泛。
本文将详细介绍PMAC多轴运动控制器的原理、设计及其实验结果,并探讨其未来研究方向和应用前景。
多轴运动控制器是指能够同时控制多个轴运动的控制器。
在工业自动化领域,多轴运动控制器广泛应用于机器人、数控机床、印刷机等设备。
PMAC多轴运动控制器作为一种可编程控制器,具有高度的灵活性和通用性。
它允许多个轴的运动控制相互独立,同时又协调一致,以实现复杂的运动轨迹和精确的位置控制。
PMAC多轴运动控制器采用基于PC的开放式体系结构,通过高速光纤总线实现与PC的高速数据传输。
控制器硬件由多个轴控制器模块和I/O模块组成,每个轴控制器模块可独立控制一个轴,I/O模块则用于输入输出信号的处理。
PMAC多轴运动控制器的核心是运动控制算法。
算法采用基于矢量控制的方法,通过实时计算速度和位置误差,实现对电机的精确控制。
PMAC还支持多种编程语言,如C++、和Python,方便用户根据具体应用进行软件开发。
为了验证PMAC多轴运动控制器的性能,我们进行了一系列实验。
在实验中,我们将PMAC控制器应用于一台五轴数控机床,通过控制五个电机的运动,实现了对工件的精确切割。
实验结果表明,PMAC控制器在位置控制和速度控制方面都具有很高的精度和稳定性。
我们还对比了PMAC控制器和其他多轴运动控制器的性能。
对比结果表明,PMAC控制器在动态性能、稳态精度和抗干扰能力等方面都具有显著优势。
这主要得益于PMAC控制器的开放式体系结构、高速数据传输和先进的运动控制算法。
本文对PMAC多轴运动控制器进行了详细研究。
通过介绍PMAC控制器的原理、设计和实验结果,我们证明了PMAC作为一种先进的可编程多轴运动控制器,在工业自动化领域具有广泛的应用前景。
1.PMAC卡-简介和预备知识PMAC卡是功能非常强大的运动控制卡,但是网上PMAC的教程很少,仅有的几个教程还是官网培训教程,罗列概念和记流水账,最不喜欢这样的教程。
自己学习PMAC卡的时候走了许多弯路,刚好找完工作就写一下PMAC的相关教程,看完整个系列的教程,相信对于PMAC的使用是没有问题的,主要分为以下几个模块:1.简介和预备知识2.PMAC硬件3.PMAC下位机编程4.PMAC上位机编程PMAC简介PMAC基本上算是自动控制行业中功能最强大的运动控制卡了,虽然价格不菲,但是使用及其方便,功能也极其强大,怎么强大自己去搜啦,这是官网链接。
PMAC是一系列控制卡的简称,常用的有PMAC1、PMAC2、Turbo PMAC1、 Turbo PMAC2、UMAC、Clipper等,基本功能和使用方法是一样的,这里我使用的是Turbo PMAC1控制卡。
在国内PMAC有多家代理,笔者固定联系的是苏州均信,维修的话有北京泰道公司,北京泰道公司的官方QQ群号为190220668 ,在群里面可以提问,有各路大神和官方人员解答疑问,群共享里面也有许多资料供学习。
运动控制基础“工欲善其事,必先利其器”,在本文中还是先说一下运动控制相关理论,这里只是一些基本概念,深入了解还是要自行查看相关资料。
定义:在复杂条件下将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动,实现机械运动精确的位置控制、速度控制、加速度(转矩)的控制。
最简单的运动控制系统我们考虑一个最简单的控制卡-驱动器-电机反馈运动控制系统控制器:根据要求的参考输入信号(如位移、速度、力等),产生相应的控制信号,这里对应PMAC控制卡。
执行机构:根据运动控制器发出的控制信号,产生操作量,作用在被控对象上,带动被控对象产生相应的运动。
运动控制中执行机构通常由电机及其驱动器组成的,其中驱动器提供电机功率,使得电机做旋转或直线运动。
被控对象:将被操纵的机器设备称为被控对象。
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。
实用标准文案目录PMAC控制卡学习(硬件) (2)第一章 PMAC简介 (2)1.1 PMAC 的含义和特点 (2)1.2 PMAC 的分类及区别 (2)1.2.1 PMAC 的分类 (2)1.2.2 PMAC 1 型卡与 2 型卡的主要区别 (2)第二章 Turbo PMAC Clipper 控制器硬件配置 . (3)2.1 Turbo PMAC Clipper 控制器简介 (3)2.2 Turbo PMAC Clipper 硬件配置 (3)2.2.1 Turbo PMAC Clipper 硬件标准配置为: (3)2.2.2 Turbo PMAC Clipper 控制器可选附件 (6)2.2.2.1 轴接口板. (6)2.2.2.2 反馈接口板 . (7)2.2.2.3 数字 I/O 接口板 . (7)第三章 Turbo PMAC Clipper 设备连接 (7)3.1 板卡安装 . (7)3.2 控制卡供电. (7)3.2.1 数字电源供电. (7)3.2.2 DAC (数字 / 模拟转换)输出电路供电 (8)3.2.3 标志位供电 . (8)3.3 限位及回零开关 . (8)3.3.1 限位类型 . (8)3.3.2 回零开关 . (8)3.4 电机信号连接 (9)3.4.1 增量式编码器连接 (9)3.4.2 DAC 输出信号 . (9)3.4.3 脉冲 &方向(步进)驱动 . (10)3.4.4 放大器使能信号 (AENAn/DIRn) . (10)3.4.5 放大器错误信号 (FAULT-) . (10)3.4.6 可选模拟量输入 . (11)3.4.7 位置比较输出. (11)3.4.8 串行接口 (JRS232) . (11)3.5 设备连接示例 . (12)3.6 接口及指示灯定义 . (13)3.7 跳线定义 . (15)3.8 Turbo PMAC Clipper 端口布置及控制结构图 (19)21 附件 .......................................................................1. 接口各针脚定义 (21)2. 电路板尺寸及孔位置. (30)PMAC控制卡学习(硬件)第一章 PMAC简介1.1 PMAC 的含义和特点1.PMAC的含义:PMAC是 program multiple axis controller可编程的多轴运动控制卡。
2.PMAC的特点:PMAC卡是美国 Delta Tau公司九十年代推出的多功能运动控制器,能够提供运动轴控制, PLC控制和数据采集等多种功能。
1.2 PMAC 的分类及区别1.2.1 PMAC 的分类1. PMAC卡按控制电机的控制信号来分:有 1 型卡和 2 型卡。
1 型卡控制信号为± 10V 模拟量,主要用速度方式控制伺服电。
2 型卡输出 PWM数字量信号,可直接变为 PULSE+DIR信号,来控制步进电机和位置控制方式的伺服电机。
2. PMAC卡按控制轴数来分:有 2 轴卡 (MINI PMACPCI) ,4 轴卡 (PMACPCI Lite ,PMAC2PCI Lite ,PMAC2A-PC/104及 Clipper) ,8 轴卡:(PMAC-PCI,PMAC2-PCI,PMAC2A-PC/104及 Clipper ),32 轴卡:( TURBO PMAC和 TURBO PMAC2)。
3.PMAC卡按通讯总线形式分:有 ISA 总线, PCI 总线, PCI04 总线,网口和 VME总线。
PMAC各种轴数的 1 型和 2 型卡,都有上述的计算机总线方式供选择。
PMAC除上述板卡形式外,还可以提供集成的系统级产品.有:UMAC,IMAC400,IMAC800 ,IMAC flexADVANTAGE400, ADVANTAGE900等。
1.2.2 PMAC 1 型卡与 2 型卡的主要区别PMAC 1PMAC2CPU时钟(缺省)20MHZ40MHZ 控制信号形式DAC模拟量PWM数字量双端口 RAM选项只有8轴卡不在板在板在板 I/O 点数16IN 16OUT32IN/OUT +8IN 8 OUT常用接线板ACC8D ACCP ACC8F ACC8S ACC8E 第二章 Turbo PMAC Clipper控制器硬件配置2.1 Turbo PMAC Clipper控制器简介Turbo PMACClipper控制器(Turbo PMAC2Eth-Lite)是一款具备全部TurboPMAC特征的,用于对成本极端敏感的应用的多轴运动控制器。
这种功能强大的,但是又同时具备结构紧凑和超高性价比优点的多轴运动控制器,标准版本即带有Ethernet 以太网和 RS232 通讯接口以及内置 I/O 。
Clipper 控制器不仅采用了一颗完整的 Turbo PMAC2-CPU而且提供了一个四轴伺服或步进控制加32 个数字 I/O 点的最小配置,控制轴数和 I/O 还可以扩展。
2.2 Turbo PMAC Clipper硬件配置2.2.1 Turbo PMAC Clipper硬件标准配置为:电路板尺寸是110mm×220mm;80 MHz DSP56303 Turbo PMAC CPU(CPU时钟频率为 80MHZ);256k x 24 用户SRAM(即静态随机存储器 , 是一种具有静止存取功能的内存,不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据。
存储容量为 256K,地址线有24条。
) ;1Mx 8 flash mermory用于备份及固件存储; ( 闪存是一种非易失性存储器,即断电数据也不会丢失。
内存为 1M,8条I/O 接口。
) ;RS-232串行接口;(计算机上的通讯接口之一,通常 RS-232 接口以9个引脚 (DB-9) 的型态出现,一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口,分别称为 COM1和 COM2。
);100 Mbps以太网接口;(传输速率 100Mbps=100/8=12.5MB/s)480 Mbps USB 2.0接口;4通道轴接口电路,每个通道包含:在板模拟量±10V(12位)输出(输出的量为模拟量即为“模拟量输出”。
最常用的地方是电子技术领域,比如DA转换输出的即为模拟电流/ 电压(连续变化的电流/ 电压),模拟整流电路输出的也是模拟量。
);在板脉冲加方向数字输出;3通道差分 / 单端编码器信号输入(差分信号:差分传输在两根线上都传输信号,这两个信号的振幅相等,相位相反。
差分信号传输的是两根信号之间的电平差。
单端信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差。
);5个标志信号输入(限位,回零,报警等), 2个标志信号输出;UVW TTL-level 霍尔传感器输入(霍尔效应是电磁效应的一种,当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的平行于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象就是霍尔效应。
这个电势差也被称为霍尔电势差。
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器,用途有 : 检测磁场或磁特性, 位移测量,力测量,角速度测量,线速度测量等。
TTL电平信号(TTL-level )是一种采用二进制规定表示的数据信号, TTL的电源工作电压是5V,所以TTL的电平是根据电源电压5V来定的,+5V等价于逻辑“1”,0V等价于逻辑“0”,这被称做TTL(晶体管- 晶体管逻辑电平)信号系统,这是计算机处理器控制的设备内部各部分之间通信的标准技术。
)。
50针IDC接头的放大器 / 编码器接口( IDC即Internet Data Center,即互联网数据中心是基于 Internet 网络,为集中式收集、存储、处理和发送数据的设备提供运行维护的设施基地并提供相关的服务。
IDC提供的主要业务包括域名注册查询主机托管 ( 机位、机架、机房出租 ) 、资源出租 ( 如虚拟主机业文档大全理服务 ( 如带宽管理、流量分析、负载均衡、入侵检测、系统漏洞诊断 ) ,以及其他支撑、运行服务等。
)IDC接头34针IDC接头的标志位接口;4针Molex供电接口 (5V, ±12V(±12V仅为模拟量输入或输出时使用 ), GND) ;Molex接头PID/ 陷波/ 前馈控制算法( PID控制算法是将偏差的比例( P)、积分(I )和微分(D)通过线性组合构成,对被控对象进行控制。
PID控制器(亦称PID 调节器)是应用最为广泛的一种自动控制器。
陷波,是电力电子装置在正常工作情况下,交流输入电流从一相切换到另一相时产生的周期性电压扰动。
陷波器是利用压电效应制成的带阻滤波器 , 它的作用是阻止或滤掉信号中有害分量对电路的影响。
前馈控制指通过观察情况、收集整理信息、掌握规律、预测趋势,正确预计未来可能出现的问题,提前采取措施,将可能发生的偏差消除在萌芽状态中,为避免在未来不同发展阶段可能出现的问题而事先采取的措施,是在企业生产经营活动开始之前进行的控制,是一种开环控制。
);32个通用 TTL电平I/O 点( 方向可控 ):16位复用端口,支持Delta Tau的I/O 附件(系统在复用端口上进行通讯,只对输入的信息进行字符匹配,不对网络数据进行任何拦截、复制类操作,所以对网络数据的传输性能丝毫不受影响。
);16位Opto端口,支持Opto-22类型设备(OPTO22是PAC产品之一,由美国opto22公司生产制作,目前全球唯一提供终身保用承诺的工控产品。
)。
2路手轮端口,每路包含:正交编码器输入;脉冲( PFM或PWM)输出(开关电源的控制技术主要有三种: (1) 脉冲宽度调制 (PWM);(2) 脉冲频率调制 (PFM);(3) 脉冲宽度频率调制 (PWM-PFM)。
脉宽宽度调制式( PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下,通过电压反馈调整其占空比,从而达到稳定输出电压的目的。
PFM:(Pulse frequency modulation) 脉冲频率调制是一种脉冲调制技术,调制信号的频率随输入信号幅值而变化,其占空比不变。
由于调制信号通常为频率变化的方波信号,因此, PFM也叫做方波 FM)。
2.2.2 Turbo PMAC Clipper控制器可选附件2.2.2.1轴接口板ACC-1P- 4 通道轴扩展接口板,反馈和I/O 扩展接口板;ACC-8ES- 4 通道模拟量输出接口板;ACC-8FS- 4 通道数字 PWM输出接口板。
(接口板主要用途:1. 通过并口线与电脑并口连接,输出部分电机驱动器连接,即可用电脑直接控制电机的运动,支持 MACH、KCAM等软件 2. 有功率输出接口,且每个功率输出都可以分别用不同的电压控制,最高控制电压100V。