摘要：針對現(xiàn)代化工業(yè)加工和自動化生產(chǎn)線上廣泛采用的3軸運動控制系統(tǒng)的控制要求及特點，詳細介紹ACR1505型多功能運動控制卡的組成、特點及應用，是由PC+運動控制器+伺服電機組成的控制系統(tǒng)。其中基于DSP和復雜可編程邏輯器件(CPLD)的運動控制器充分發(fā)揮了。DSP的快速數(shù)據(jù)運算能力和CPLD的硬件管理功能，詳細討論了控制系統(tǒng)硬件平臺和軟件系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方法。
1 引言
在現(xiàn)代化工業(yè)加工及自動化生產(chǎn)線上經(jīng)常要使用諸如加工中心、機器人之類的需要進行多軸協(xié)同控制的自動化設備。對于這些設備，一種比較常見的控制方式是采用“計算機+運動控制卡+驅(qū)動器”的方法，即通過計算機軟件控制專用運動控制卡來控制驅(qū)動器，達到控制自動化設備的目的。其中，3坐標運動控制是多軸協(xié)同控制中最常見且能完成絕大多數(shù)任務要求的一種形式。本文介紹．PARKER公司的ACRl505型運動控制卡的特點及其應用。

2 自動封裝系統(tǒng)
2．1 機械系統(tǒng)
自動封裝系統(tǒng)的任務是首先抓取蓋片A，接著在蓋片A正面上涂膠，然后反轉(zhuǎn)180°下移動，壓到基片上，完成封裝過程。

自動封裝系統(tǒng)主要由移動大平臺、自動涂膠機構(gòu)、自動布貼機構(gòu)、控制系統(tǒng)4部分組成。系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)設計采用了3自由度的橋架式機器人，數(shù)字控制器作為控制系統(tǒng)的核心，實時控制X、Y、Z軸的運動，同時通過輸出開關量控制電磁閥的開啟與關閉，完成抓取、反轉(zhuǎn)、滴膠、加壓的整個封裝過程。

自動封裝系統(tǒng)的控制系統(tǒng)工作流程如下：
(1)在移動平臺一端設有“定位槽”，控制X導軌先使“翻轉(zhuǎn)定位槽”裝置移動到平板最外端，然后將蓋片A背面向上放到“定位槽”內(nèi)，該定位槽內(nèi)每個對應單元格的位置上有真空吸孔，通過控制真空閥實現(xiàn)蓋片A的吸附固定。

(2)抓取蓋片A固定后，控制x導軌運動，將“翻轉(zhuǎn)定位槽”定位在平板待封裝基片B的正上方，采用真空吸盤吸附方式將基片A抓取槽翻轉(zhuǎn)180°，使基片A的背面正對布貼位置，并處于等待滴膠狀態(tài)。

(3)自動滴膠系統(tǒng)由1個3自由度直角坐標機器人控制“翻轉(zhuǎn)定位槽”帶動一排針頭將膠滴到固定好的蓋片A的正面上。

(4)通過節(jié)流閥控制氣缸使“翻轉(zhuǎn)定位槽”緩慢向下運動，使蓋片A與基片B保持一定的接觸壓力與接觸時間，同時控制噴嘴的電磁閥打開并對蓋片A均勻地施加設定的壓力。

(5)停止抽真空。

(6)布貼完成后，進行下一組蓋片的定位放置，以此類推。

2．2 運動控制系統(tǒng)
結(jié)合自動布貼系統(tǒng)的特點，選用“PC+運動控制器+伺服電機”的運動控制形式，功能結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。運動控制器利用高性能微處理器(以DSP為主)及復雜可編程邏輯器件(CPLD)實現(xiàn)多個伺服電機的多軸協(xié)調(diào)控制，具體就是將實現(xiàn)運動控制的底層軟件和硬件集成在一起，使其具有伺服電機控制所需的各種速度和位置控制功能，這些功能可通過計算機方便地調(diào)用。計算機的主要功能是根據(jù)具體裝置的運動控制類型優(yōu)化指令形式，它屬于上層控制。伺服電機及其驅(qū)動器是主要的執(zhí)行部件，具體完成運動控制。運動控制卡根據(jù)上層計算機給出的指令，結(jié)合具體的伺服系統(tǒng)類型，將其指令轉(zhuǎn)化為伺服電機的運動。

3 系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)
由于DSP具有高達數(shù)10MHz的數(shù)據(jù)吞吐能力和短至幾十ns的指令周期，非常適合于大量數(shù)據(jù)的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和實時控制系統(tǒng)。采用基于DSP的運動控制器與PC一起構(gòu)成控制系統(tǒng)，它可以將Windows強大的圖形用戶接口、多任務能力、強大的硬件和軟件兼容能力與基于DSP的運動控制器的伺服、插補和實時計算能力結(jié)合在一起，為用戶提供高速、高精度和低成本的現(xiàn)代化控制。

3．1系統(tǒng)組成
基于DSP的ACR1505型多軸運動控制卡使用120MHz、32字節(jié)浮點TMS320VC33型DSP作為CPU，提供了全新的高性能技術和Windows平臺。它是高性能伺服運動控制器，通過靈活的高級語言能同時控制1-4個軸(最多可擴展到8個軸)，既可單步執(zhí)行程序，也可執(zhí)行存儲于控制器內(nèi)部的運動程序和PLC程序，還可以進行伺服環(huán)更新及以串口、并口、總線3種方式與上位機和多個控制卡進行通信�？刂葡到y(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

核心DSP主要完成位置和速度的PID控制、插補迭代運算、開關量輸入，輸出PLC控制等實時性要求高的任務，以及程序和數(shù)據(jù)存儲及上下位機的通信。采用復雜可編程邏輯器件(CPLD)來進行外設的尋址和最終信號的輸出。由于其極短的傳輸延遲、大量的用戶可用I／O口、內(nèi)部連線和可編程資源較為豐富，因而可以實現(xiàn)復雜的時序和組合邏輯，能大大簡化系統(tǒng)的硬件設計。同時由于其不可讀，與DSP配合使用具有較好的軟件保密性能，并且編程簡單方便，通過修改CPLD的軟件程序而不改變硬