运动控制系统中的上位控制单元(2)
2017-08-02 01:19
导读：三、采用专用数控系统作为上位控制。 专用的数控系统一般都是针对专用设备或专用行业而设计开发生产的，像专用车床数控系统，铣床数控系统，切割
三、采用专用数控系统作为上位控制。
专用的数控系统一般都是针对专用设备或专用行业而设计开发生产的，像专用车床数控系统，铣床数控系统，切割机数控系统等等。它集成了计算机的核心部件，输入、输出外围设备以及为专门应用而开发的软件。由于是“专业对口”，人们可以尽情发挥“拿来主义”。不需要进行什么二次开发，对使用者来说只需通过熟悉过程达到能操作的目的就行。在这方面，国外知名品牌的产品在我国制造行业中早已占领了了领地，如西门子，法那克，法格，海宝等等。当然，之所以它们能大规模广泛地被采用和这种专用数控系统，是因为其功能丰富，性能稳定可靠。但为之付出的代价就是高成本。因此，适用于控制要求较高且产品档次较高的数控设备生产厂家和使用者。
四、采用pc 运动控制卡作为上位控制的方案。
随着pc（personal computer）的发展和普及，采用pc 运动控制卡作为上位控制将是运动控制系统的一个主要发展趋势。这种方案可充分利用计算机资源，用于运动过程、运动轨迹都比较复杂，且柔性比较强的机器和设备。从用户使用的角度来看，基于pc机的运动控制卡主要是功能上的差别：硬件接口（输入/输出信号的种类、性能）和软件接口（运动控制函数库的功能函数）。按信号类型一般分为：数字卡和模拟卡。数字卡一般用于控制步进电机和伺服电机，模拟卡用于控制模拟式的伺服电机；数字卡可分为步进卡和伺服卡，步进卡的脉冲输出频率一般较低（几百k左右的频率），适用于控制步进电机；伺服卡的脉冲输出频率较高（可达几兆的频率），能够满足对伺服电机的控制。目前随着数字式伺服电机的发展和普及，数字卡逐渐成为运动控制卡的主流。
从运动控制卡的主控芯片来看，一般有三种形式：单片机，专用运动控制芯片，dsp。
以单片机为主控芯片的运动控制卡，成本较低，外围电路较为复杂。由于这种方案仍是采用在程序中靠延时来控制发脉冲，脉冲波形的质量和频率都受到限制，一般用这种卡控制步进电机；以专用运动控制芯片为主控芯片的运动控制卡成本较高，但其运动控制功能有硬件电路实现，而且集成度高，所以可靠性、实时性都比较好；输出脉冲频率可以达到几兆赫兹，能够满足对步进电机和数字式伺服电机的控制。以dsp（digital signal processor）为主控芯片的运动控制卡利用了dsp对数字信号的高速处理，能够实时完成极其复杂的运动轨迹，常用于像工业机器人等运动复杂的自动化设备中。
运动控制卡是基于pc机各种总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元，总线形式也是多种多样，通常使用的是基于isa总线，pci总线的。而且由于计算机主板的更新换代，isa插槽都越来越少了，pci总线的运动控制卡应该是目前的主流。卡上专用cpu与pc机cpu构成主从式双cpu控制模式：pc机cpu可以专注于人机界面、实时监控和发送指令等系统管理工作；卡上专用cpu来处理所有运动控制的细节：升降速计算、行程控制、多轴插补等，无需占用pc机资源。同时随卡还提供功能强大的运动控制软件库：ｃ语言运动库、windows dll动态链接库等，让用户更快、更有效地解决复杂的运动控制问题。运动控制卡的功能图如下：（以mpc02为例）
