基于直線電機(jī)、一體電腦和plc的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明技術(shù)是通過一體電腦、PLC和直線電機(jī)三個(gè)部分將整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)難度分化，打破大公司的技術(shù)壟斷。采用直線電機(jī)替代原來伺服電機(jī)+滾珠絲桿的結(jié)構(gòu)，取消了從電機(jī)到工作臺(tái)之間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)；通過購買PLC或者自制PLC實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的插補(bǔ)運(yùn)算的算法；通過帶觸摸屏的一體電腦或者平板電腦實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面，既具有原始的觸摸屏安裝和操作的方便，又有現(xiàn)在PC機(jī)的強(qiáng)大功能。
【專利說明】基于直線電機(jī)、一體電腦和PLC的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明技術(shù)可用于PCB加工的貼片機(jī)；電子產(chǎn)品加工的噴膠機(jī)、點(diǎn)膠機(jī)；微創(chuàng)手術(shù)和自動(dòng)化生產(chǎn)線上的機(jī)械手、機(jī)器人；用于圖像處理設(shè)備的色選機(jī)、采摘機(jī)，例如西瓜子色選機(jī)、花生色選機(jī)、棉花采摘機(jī)、花朵采摘機(jī)等；機(jī)械加工的CNC機(jī)床，機(jī)械加工的線切割機(jī)床，包括慢走絲、中走絲、快走絲，和用于衣料、手提包和皮鞋等縫紉加工的電子繡花機(jī)和電子花樣縫紉機(jī)，也可用在玻璃上繡花、木頭和石頭雕刻等。
【背景技術(shù)】
[0002]讓那些需要車床、銑床、沖床等笨重機(jī)械才能加工出來的機(jī)械零件，直接用3D打印技術(shù)打印出來；在那些高輻射、深海、高寒、缺氧等惡劣的自然條件下，讓機(jī)器人代替人的工作，這些機(jī)電一體化設(shè)備的人性化、智能化的動(dòng)作，都需要運(yùn)動(dòng)控制理論強(qiáng)有力的支撐，目前的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)有兩種形式存在:一種形式是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)全部集中在一個(gè)電控箱中，軟件方面包括運(yùn)動(dòng)控制的一些算法，例如圓弧插補(bǔ)、直線插補(bǔ)等，全部由一些有實(shí)力的大公司壟斷，例如，專利號(hào)為20042008375.X和專利號(hào)為201120415513.0。由于我國的微電子技術(shù)不夠發(fā)達(dá)，硬件方面包括一些專用的運(yùn)動(dòng)控制芯片，例如日本NOVA公司的MCX312、MCX314等，也由一些有實(shí)力的外國公司所壟斷，中小企業(yè)根本就沒有實(shí)力和這些大公司競爭；另外一種形式是在PC (personal computer)機(jī)中的PCI卡槽中，插入運(yùn)動(dòng)控制卡,運(yùn)動(dòng)控制算法全部集中在運(yùn)動(dòng)控制卡上，人機(jī)對(duì)話的界面集中在PC (personal computer)上,例如，專利號(hào)為200920158833.5，這樣的系統(tǒng)不夠穩(wěn)定，在高精度、高速的要求下，難以滿足復(fù)雜環(huán)境下客戶對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定工作的需要，那些運(yùn)動(dòng)控制的算法也基本上集中在少數(shù)大公司手中。而且，現(xiàn)在的執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本上是基于伺服電機(jī)+滾珠絲桿的結(jié)構(gòu)，需要中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置，才能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，所以整機(jī)存在著體積大、效率低、精度低等問題，影響了加工精度。采用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)與原旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動(dòng)的最大區(qū)別是取消了從電機(jī)到工作臺(tái)之間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，具有響應(yīng)速度高、精度高、動(dòng)剛度高、速度快、加減速過程短、行程長度不受限制、噪音低、效率高等特點(diǎn)。為了打破大公司的壟斷，使一些相關(guān)的中小企業(yè)參與到其中來，推動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制理論在我國進(jìn)一步發(fā)展，使機(jī)電一體化設(shè)備智能化程度不斷提高，好像我們現(xiàn)實(shí)生活的人一樣，不僅有眼睛進(jìn)行物體的識(shí)別，還能像人得手一樣進(jìn)行智能化的、永遠(yuǎn)不知疲倦的勞作，代替人的部分勞動(dòng)，為社會(huì)做出它應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明技術(shù)將運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的難度進(jìn)行分解和層次化，由三個(gè)部分組成:一體電腦、PLC和直線電機(jī)，其中一體電腦和PLC通過通訊總線形成上位機(jī)與下位機(jī)的關(guān)系，一體電腦負(fù)責(zé)人機(jī)交互的圖形用戶界面(⑶I，graphical user interface)和圖像處理，PLC負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的算法決策系統(tǒng)，直線電機(jī)是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為了提高系統(tǒng)的加工精度，除掉那些繁雜的中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，直接采用直線電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)；為了滿足運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)在各種復(fù)雜環(huán)境下運(yùn)行的需要，利用PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯順序控制器)具有工業(yè)級(jí)別的高度穩(wěn)定性的特點(diǎn)，采用PLC作為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的算法決策系統(tǒng)，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性；為了增加系統(tǒng)使用的靈活性，又具有人機(jī)交互的強(qiáng)大功能，采用一體電腦和通訊總線，既具有人性化設(shè)計(jì)人機(jī)交互的圖形用戶界面(GUI，graphical user interface)和圖像處理功能,又使一體電腦和PLC與直線電機(jī)的距離可以通過總線的長度可以調(diào)節(jié)。
[0004]傳統(tǒng)的電腦(PC機(jī))和工業(yè)電腦的顯示器與主機(jī)是分離，體積龐大，占用的空間大，需要專業(yè)的電控柜來放置，不便于安裝和操作，利用帶觸摸屏的一體電腦作為工控機(jī)，所謂“一體電腦”也可以稱為平板電腦，就是將電腦主機(jī)和電腦顯示器集成到一個(gè)外殼內(nèi)，為了簡化機(jī)體結(jié)構(gòu)，采用新式觸摸屏替代鼠標(biāo)和鍵盤，這樣就大大精簡了一體電腦的機(jī)械結(jié)構(gòu)，形式上就類似于傳統(tǒng)意義上用于人機(jī)對(duì)話的老式觸摸屏，老式的觸摸屏和新式的觸摸屏是有區(qū)別的，新式的觸摸屏只是一塊玻璃狀物品，帶有控制電路板和在操作系統(tǒng)下安裝驅(qū)動(dòng)程序后才能用于一體電腦，替代鼠標(biāo)和鍵盤的工作，老式的觸摸屏是玻璃狀觸摸屏和顯示器以及控制電路在一起的有機(jī)整體，通過通訊總線與PLC進(jìn)行聯(lián)合控制，是電氣工程師的習(xí)慣叫法，這種觸摸屏的功能很有限，沒有一體電腦的強(qiáng)大功能，只能實(shí)現(xiàn)一些簡單的文字編輯和圖片處理，而且分辨率也很低，僅僅能夠做出一些簡單的人機(jī)交互的圖形用戶界面(⑶I, graphical user interface)。一體電腦配上觸摸屏后,和我們?nèi)粘Ｉ钣玫碾娔X(PC, personal computer)的功能是一樣的，能夠安裝美國微軟公司(Microsoft)的操作系統(tǒng)，例如Windows XP,能夠運(yùn)行功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件，和微軟公司的Visual C++和Visual C#等開發(fā)軟件和微軟公司的Access和SQLServer等數(shù)據(jù)庫軟件,并且可以用它們來開發(fā)功能強(qiáng)大的人機(jī)交互的圖形用戶界面(⑶I，graphical user interface),這樣的一體電腦和觸摸屏巧妙的配合，非常易于機(jī)械安裝和操作人員的操作，運(yùn)用Visual C++或者Visual C#等計(jì)算機(jī)語言和Access、SQLServer等數(shù)據(jù)庫軟件可以編制方便操作工人操作的人機(jī)交互的圖形用戶界面(⑶I，graphical user interface)用來監(jiān)控、測(cè)試和管理整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)將G代碼等機(jī)械加工的語言轉(zhuǎn)換為整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可以識(shí)別的代碼，也可以安裝專用的組態(tài)軟件，例如iFIX組態(tài)軟件、天工組態(tài)軟件等，也能夠進(jìn)行圖像處理，進(jìn)行塑料、瓜子、堅(jiān)果類的篩選和棉花、花朵等的采摘，一體電腦的操作通過觸摸屏的操作來完成，不采用傳統(tǒng)意義上的鼠標(biāo)和鍵盤。PLC可以采用兩種方式，一種是購買PLC，PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯順序控制器)可以選用美國的AB、GE的PLC，或者德國的西門子(SIEMENS)的PLC，或者日本歐姆龍(OMRON)、三菱(MITSUBISHI)等品牌的PLC，或者臺(tái)灣系列的PLC。不管選用哪家公司的PLC，所選用的PLC必須帶有運(yùn)動(dòng)控制模塊，能夠進(jìn)行精確的位置控制，或者高速的多軸聯(lián)動(dòng)。現(xiàn)在的PLC已經(jīng)不是什么稀罕物，性價(jià)比已經(jīng)很高,市面上已經(jīng)出現(xiàn)各種款式、各種類型的自制PLC，如果節(jié)省成本和技術(shù)條件的允許，另外一種方式是自己開發(fā)專用的PLC，PLC可以采用ARM芯片和UCOS-1I操作系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制芯片，例如MCX312、MCX314等，或者采用ARM芯片、UCOS-1I操作系統(tǒng)、CPLD芯片和運(yùn)動(dòng)控制算法，例如圓弧插補(bǔ)、直線插補(bǔ)等，來進(jìn)行一軸的運(yùn)動(dòng)控制，兩軸或者兩軸以上的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)控制，或者多軸高速、高精度的聯(lián)合控制，來完成PLC的運(yùn)動(dòng)控制部分，PLC作為下位機(jī)與作為上位機(jī)的一體電腦通過公用的通訊總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所謂公用的通訊總線是指PLC和一體電腦都能夠接受的通訊總線，例如RS232、RS485、USB等。直線電機(jī)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，而不需要通過任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的新穎電機(jī)，直線電機(jī)按工作原理可分為兩個(gè)大的方面，即直線電機(jī)和直線驅(qū)動(dòng)器，它們形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，直線電機(jī)的控制指令由PLC的I / O 口發(fā)出，PLC接受直線電機(jī)控制器的反饋信號(hào)。運(yùn)用直線電機(jī)的最大好處就是不需要把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過精密絲桿轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，而是直線電機(jī)直接做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，位置控制更加精準(zhǔn)，傳動(dòng)零部件沒有磨損，可以大大減少機(jī)械損耗，減少噪音，提高了整機(jī)的效率。
[0005]本技術(shù)發(fā)明的有益效果可以總結(jié)以下四點(diǎn):
[0006]1、針對(duì)上位機(jī)的一體電腦、下位機(jī)的PLC和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線電機(jī)所承擔(dān)任務(wù)的重要性不同，按照系統(tǒng)的各個(gè)部分對(duì)硬件要求不同進(jìn)行配置，人機(jī)交互GUI界面采用商用的一體電腦或者平面電腦，運(yùn)動(dòng)控制算法的部分采用惡劣環(huán)境下表現(xiàn)優(yōu)秀的PLC和直線電機(jī)來完成，使整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)既能夠在任何情況下都能夠穩(wěn)定運(yùn)行，又能夠達(dá)到最佳的性價(jià)比。
[0007]2、整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)由上位機(jī)、下位機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)部分組成，將整個(gè)系統(tǒng)的難度進(jìn)行分解和層次化，一體電腦負(fù)責(zé)人機(jī)交互的GUI界面，PLC負(fù)責(zé)插補(bǔ)運(yùn)算的算法和控制，直線電機(jī)負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行，分工明確，方便調(diào)試和維護(hù)，而且利用組態(tài)軟件、VisualC++或者Visual C#等計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行軟件開發(fā)，運(yùn)用起來非常靈活，這方面的軟件工程師多，PLC運(yùn)用相對(duì)來說比較簡單，會(huì)熟練運(yùn)用PLC的電氣工程師也很多，打破有實(shí)力的
[0008]3、大企業(yè)的壟斷，有利于在中小企業(yè)進(jìn)行推廣。
[0009]4、采用直線電機(jī)替代原來伺服電機(jī)+滾珠絲桿的結(jié)構(gòu)，取消了從電機(jī)到工作臺(tái)之間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，具有響應(yīng)速度高、精度高、動(dòng)剛度高、速度快、加減速過程短、行程長度不受限制、噪音低、效率高等特點(diǎn)。
[0010]5、利用帶觸摸屏的一體電腦代替老式觸摸屏，既有老式觸摸屏編制人機(jī)對(duì)話(GUI)的功能，又有老式觸摸屏安裝方便，易于操作的特點(diǎn)，還有我們?nèi)粘Ｉ钣玫腜C機(jī)和工業(yè)電腦的強(qiáng)大功能，能夠安裝美國微軟公司(Microsoft)的操作系統(tǒng)，在操作系統(tǒng)上能夠運(yùn)行功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件、應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫軟件，利用這些強(qiáng)大的工具軟件，可以針對(duì)性開發(fā)整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2是一體電腦或者平板電腦的人機(jī)交互界面。
[0013]圖3是PLC內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)控制算法。
[0014]圖4是自制PLC結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖5是由直線電機(jī)組成的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]在圖1中，是整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，由三個(gè)部分組成:上位機(jī)的一體電腦、下位機(jī)的PLC和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線電機(jī)。上位機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)交互的⑶I界面、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和圖像處理，下位機(jī)是整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的插補(bǔ)運(yùn)算的算法決策系統(tǒng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受下位機(jī)PLC的執(zhí)行指令，完成整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行任務(wù)。其中，上位機(jī)和下位機(jī)通過計(jì)算機(jī)的通訊總線實(shí)現(xiàn)通訊，這些通訊總線包括RS232、RS485、USB等串行通訊總線,下位機(jī)主要負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的插補(bǔ)運(yùn)算的計(jì)算和運(yùn)算指令的發(fā)送，將電信號(hào)傳輸給直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器，以及接受執(zhí)行機(jī)構(gòu)直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的信息反饋。直線電機(jī)與直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間形成閉環(huán)系統(tǒng)，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將驅(qū)動(dòng)電信號(hào)通過電機(jī)電纜線傳輸給直線電機(jī)，直線電機(jī)將運(yùn)行的位置信號(hào)通過電機(jī)信號(hào)線反饋給直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器；執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線電機(jī)與下位機(jī)PLC形成閉環(huán)系統(tǒng)，PLC將運(yùn)動(dòng)控制指令通過控制線傳輸給直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器將直線電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)通過信號(hào)線反饋給PLC ;—體電腦與PLC形成閉環(huán)系統(tǒng)，一體電腦將運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件處理后的數(shù)據(jù)通過公用的電腦通訊總線下載到PLC，PLC將它的狀態(tài)數(shù)據(jù)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等數(shù)據(jù)通過公用的通訊總線反饋給一體電腦，在一體電腦的GUI的人機(jī)交互界面中進(jìn)行顯示和監(jiān)測(cè)，所述的電腦通訊總線可以是RS232、RS485、USB等。
[0017]在圖2中，是整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面，這個(gè)界面的實(shí)現(xiàn)通過帶觸摸屏的一體電腦來完成，其中，所述的一體電腦應(yīng)該具備以下六個(gè)特征:1、電腦主機(jī)和電腦顯示器集成到一個(gè)外殼內(nèi)，具有老式觸摸屏安裝方便的特點(diǎn)。2、采用新式觸摸屏替代傳統(tǒng)的鼠標(biāo)和鍵盤，在一體電腦中安裝驅(qū)動(dòng)程序和控制電路正常運(yùn)行后，能夠完全勝任傳統(tǒng)的鼠標(biāo)和鍵盤的工作。3、能夠安裝美國微軟公司(Microsoft)的操作系統(tǒng)，例如Windows XPj、能夠基于一體電腦的硬件和微軟公司(Microsoft)的操作系統(tǒng)運(yùn)行功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件，例如iFIX，并且利用組態(tài)軟件能夠開發(fā)用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。5、能夠基于一體電腦的硬件和微軟公司(Microsoft)的操作系統(tǒng)運(yùn)行微軟公司(Microsoft)的應(yīng)用軟件VisualC++或Visual C#，并且利用這兩個(gè)應(yīng)用軟件開發(fā)用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。6、能夠基于一體電腦的硬件和微軟公司(Microsoft)的操作系統(tǒng)運(yùn)行微軟公司(Microsoft)的數(shù)據(jù)庫軟件，數(shù)據(jù)庫軟件包括Access或SQLServer，這兩個(gè)數(shù)據(jù)軟件用來保存運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。用組態(tài)軟件或應(yīng)用軟件開發(fā)的人機(jī)交互界面除了實(shí)現(xiàn)G代碼轉(zhuǎn)換為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可以執(zhí)行的機(jī)器代碼外，還可以用來檢測(cè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)界面，還能夠?qū)崟r(shí)顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)顯示界面和圖像處理，通過數(shù)據(jù)庫長期保存整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，方便用戶的隨時(shí)查詢和長期的維護(hù)。
[0018]在圖3中，是購買的PLC和自制PLC的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的算法控制，這些算法包括圓弧插補(bǔ)、圓插補(bǔ)、直線插補(bǔ)、自由曲線插補(bǔ)等，還包括運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的邏輯順序控制，這些插補(bǔ)運(yùn)算的算法和邏輯順序控制信號(hào)通過電信號(hào)傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中，購買的PLC可以選用美國的AB、GE的PLC，或者德國的西門子(SIEMENS)的PLC，或者日本歐姆龍(OMRON)、三菱(MITSUBISHI)等品牌的PLC，或者臺(tái)灣系列的PLC。不管選用哪家公司的PLC，所選用的PLC必須帶有運(yùn)動(dòng)控制模塊，能夠進(jìn)行精確的位置控制，或者高速的多軸聯(lián)動(dòng)。
[0019]在圖4中，由于PLC的運(yùn)用已經(jīng)相當(dāng)普及，市面上已經(jīng)出現(xiàn)各種款式、各種類型的自制PLC，自制PLC由多個(gè)輸入端口 +光電隔離+CPU控制中心+ISP在線調(diào)試端口 +通訊模塊+運(yùn)動(dòng)控制模塊+光電隔離+輸出端口組成，輸入端子和輸出端子就是一般接線用的電氣端子，其中，輸出端可以是繼電器輸出、三極管或者是MOS管開路輸出或者是晶閘管輸出；光電隔離米用光I禹，例如PC817 ;CPU控制中心可以米用兩種方式:第一種方式是米用8位單片機(jī)，例如51單片機(jī)或者PIC單片機(jī)來進(jìn)行控制；第二種方式是采用ARM單片機(jī)，運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)應(yīng)該是工業(yè)級(jí)別、高度穩(wěn)定的操作系統(tǒng)來進(jìn)行控制，例如UCOS-1I操作系統(tǒng)、Vxworks操作系統(tǒng)等。通訊模塊是上位機(jī)的一體電腦和下位機(jī)的PLC的通訊接口，可以是RS232、RS485、USB等串行通訊接口，運(yùn)動(dòng)控制模塊也可以采用兩種方式:第一種方式是采用專用的運(yùn)動(dòng)控制芯片，例如MCX312、MCX314等；第二種方式是采用CPLD / FPGA的方式，自己開發(fā)運(yùn)動(dòng)控制的算法，例如圓弧插補(bǔ)、直線插補(bǔ)等。帶邏輯順序控制和運(yùn)動(dòng)控制算法的自制PLC可以通過C語音進(jìn)行編程和在線修改(ISP)。
[0020]在圖5中，是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的部分，也就是直線電機(jī)系統(tǒng)部分，直線電機(jī)系統(tǒng)由直線電機(jī)和直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器兩部分組成，直線電機(jī)系統(tǒng)接受來自PLC的控制信號(hào)，同時(shí)將直線電機(jī)的一些數(shù)字信號(hào)傳給PLC，這里所說的直線電機(jī)系統(tǒng)既可以是單軸運(yùn)動(dòng)，也可以是多個(gè)電機(jī)組成的聯(lián)合系統(tǒng)，X軸、Y軸、Z軸、U軸、V軸等，通過多軸的聯(lián)合組成多軸的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高精度的控制。
【權(quán)利要求】
1.一種分工明確、難度分化的基于直線電機(jī)、一體電腦和PLC的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是:由上位機(jī)的一體電腦、下位機(jī)的PLC和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線電機(jī)三部分組成，其中，一體電腦與PLC通過相互通訊的電腦總線構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，PLC與直線電機(jī)通過控制線和信號(hào)線構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于直線電機(jī)、一體電腦和PLC的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是:一體電腦應(yīng)該具備以下六個(gè)特征:1、電腦主機(jī)和電腦顯示器集成到一個(gè)外殼內(nèi)，具有老式觸摸屏安裝方便的特點(diǎn)。2、采用新式觸摸屏替代傳統(tǒng)的鼠標(biāo)和鍵盤，在一體電腦中安裝驅(qū)動(dòng)程序和控制電路正常運(yùn)行后，能夠完全勝任傳統(tǒng)的鼠標(biāo)和鍵盤的工作。3、能夠安裝美國微軟公司(Microsoft)的操作系統(tǒng),例如Windows XP。4、能夠基于一體電腦的硬件和微軟公司(Microsoft)的操作系統(tǒng)運(yùn)行功能強(qiáng)大的組態(tài)軟件，例如iFIX，并且利用組態(tài)軟件能夠開發(fā)用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。5、能夠基于一體電腦的硬件和微軟公司(Microsoft)的操作系統(tǒng)運(yùn)行微軟公司(Microsoft)的應(yīng)用軟件Visual C++或Visual C#，并且利用這兩個(gè)應(yīng)用軟件開發(fā)用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。6、能夠基于一體電腦的硬件和微軟公司(Microsoft)的操作系統(tǒng)運(yùn)行微軟公司(Microsoft)的數(shù)據(jù)庫軟件，數(shù)據(jù)庫軟件包括Access或SQLServer,這兩個(gè)數(shù)據(jù)軟件用來保存運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)工作時(shí)候的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于直線電機(jī)、一體電腦和PLC的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是:PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯順序控制器)可以采用兩種方式實(shí)現(xiàn):1、購買帶有運(yùn)動(dòng)控制模塊的PLC，PLC可以選用美國的AB、GE的PLC，或者德國的西門子(SIEMENS)的PLC，或者日本歐姆龍(OMRON)、三菱(MITSUBISHI)品牌的PLC，或者臺(tái)灣系列的PLC。2、自制PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯順序控制器)，其硬件電路板的功能結(jié)構(gòu)為:輸入端口 +光電隔離+CPU+ISP在線調(diào)試端口 +通訊模塊+運(yùn)動(dòng)控制模塊+光電隔離+功率放大+輸出端口。其中,CPU可以米用兩種方式實(shí)現(xiàn),一種是基于51單片機(jī)或PIC單片機(jī)，另外一種是ARM單片機(jī)或DSP+嵌入式操作系統(tǒng)，嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)該是工業(yè)級(jí)別、高度穩(wěn)定的操作系統(tǒng)，例如UCOS-1I操作系統(tǒng)、Vxworks操作系統(tǒng)。其中，運(yùn)動(dòng)控制模塊采用兩種方式實(shí)現(xiàn)，一種是基于運(yùn)動(dòng)控制芯片實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制算法，例如MCX312、MCX314，另外一種是采用CPLD / FPGA芯片開發(fā)運(yùn)動(dòng)控制算法。其中，通訊端口采用RS232或RS485或USB實(shí)現(xiàn)。其中，功率放大采用繼電器或三極管或MOS管或晶閘管實(shí)現(xiàn)，三極管和MOS管采用開路輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于直線電機(jī)、一體電腦和PLC的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是:直線電機(jī)系統(tǒng)由直線電機(jī)和直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器兩部分組成，直線電機(jī)系統(tǒng)接受來自PLC的控制信號(hào)，同時(shí)將直線電機(jī)的一些數(shù)字信號(hào)反饋給PLC，這里所說的直線電機(jī)系統(tǒng)是多個(gè)電機(jī)組成的聯(lián)合系統(tǒng)，例如X軸、Y軸、Z軸、U軸、V軸，通過多軸的聯(lián)合組成多軸的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高速、高精度的控制。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103809560SQ201410026995
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月20日
【發(fā)明者】李鑫 申請(qǐng)人:李鑫