嵌入式运动控制器在网络化交流伺服系统中的应用

图4基于多轴运动控制器的网络伺服结构

图4中上位计算机通过接插支持TCPIP协议的网络通讯适配卡(100M)获得对以太网总线的支持，负责对整个系统的运行和工作状态进行监视管理。上位计算完成任务规划后，由第三方软件完成用户应用程序开发，根据TCPIP协议通过以太网将生成的程序指令传送给嵌入式多轴运动控制器。

网络伺服运动控制系统中，控制器不断转译产生更新的位置命令(运动曲线)，通过现场总线下传给驱动器，总线节点解释指令以后转化为数字脉冲信号，控制交流伺服电机，这样完成命令所需定位。在一个多轴系统中，一个控制器可以控制多个电机驱动器。伺服电机是主要的执行部件，完成具体动作。图5中运动控制器可以采用英国TRIO公司的MC206，MC224，Euro205等独立型的运动控制器，这些控制器采用工业专用的32bit，120MHz～150MH z的最新微处理技术，融合最新的控制理论及其网络控制技术，可选用不同的控制器可控制1～24个轴。可以用0～±10V的模拟量电压输出和编码器反馈形成全闭环控制，来控制伺服电机。也可以控制步进电机，变频器，气动，液压伺服，或者是这几种的任意结合。TRIO带有可编程控制的IO，也可根据设备需要进行扩展(最多512个IO)。

2.3 基于触摸屏“＋”独立型数字控制器的开放控制系统

在一些流水线生产设备或批量产品的加工设备上，需要修改某些加工的工艺数据或者需要监视设备的运行数据，例如登场裁切设备，对于裁切的长度就需要岁工艺的不同和产品的不同需要修改，因为触摸屏操作方便，价格便宜(比工控机便宜的多)，所以采用触摸屏来修改数据或显示所与需要监视的数据，如加工速度，产量等。

TRIO、ELMO等独立型数字运动控制型的通讯口都具有Modbus、Ethernet协议，可以直接同各种各样的触摸屏进行数据交换，如HITECH，Schneider，EasyView等。其控制原理框图与基于独立型数字运动控制器的开放式数控系统集成一样，只是在数字运动控制的通讯口上接了一个触摸屏。笔者采用的是泉毅公司的PWS6600系列，其特征是多轴运动控制器通过Modbus或Ethernet与工业触摸屏相连，交流伺服驱动器之间以及交流伺服驱动器与多轴运动控制器之间通过现场总线相连，交流伺服驱动器的输出与交流伺服电机相连。

2.4 基于PC机“＋”数字运动控制卡的开放式数控系统的系统集成

有的设备由于所控制的工程和加工的零件负载，前面的两种系统集成方式都无法满足设备和加工工艺的要求，需要采用计算机与数字运动控制器结合，通过数组运动控制器的专用控制或者动态连接库，利用VB，VC等高级语言进行二次开发出专用或者通用的控制系统来控制设备的运动过程。

TRIO公司的PCI208产品是一款基于PCI总线的数字运动控制卡，该控制卡采用工业专用的32bit浮点50MHz的DSP最新微处理技术，提高了运算速度和处理能力，融合了最新的控制理论及其网络控制技术，可以控制2～8个轴，可以控制伺服电机，步进电机，变频器，气动液压伺服缸或者这几种的任意结合，另外，还带有20个输入点和10个输出点，也带2个CAN总线扩展口，可以通过CAN总线扩展IO和16bit的模拟输入电压模块。

3 运动控制器专用控制语言及编译系统

运动控制语言是人的控制意图和控制器交流的主要方式。运动控制语言编写的程序，必须通过编译或解释来使运动控制器执行。所以运动控制语言及其编译器或解释器直接影响到运动控制器使用的难易，运动控制器功能的强弱，以及运动控制器响应的速度。
高级语言形式的运动控制语言在国内还很少有人研究，国外的运动控制语言一般采用高级语言的形式，然后添加适合运动控制的指令进行扩展。本文主要介绍ELMO类VC语言ELMOStudio和TRIO类VB语言trioBASIC。

ELMOStudio和trioBASIC等运动控制语言采用高级语言，指令简洁易懂易记，编程简单，具有基本的PLC和运动控制功能。PLC和运动控制功能的实现采用统一的一种编程语言，简化了程序的编写。ELMOStudio和trioBASIC等语言由上位机编译器对源程序进行词法、语法、语义进行分析，上位机编译器最终生成中间代码，然后下载到嵌入式运动控制器(下位机)中由解释器解释，下位机解释器使用一个循环结构读取并解释下载到运动控制器用户程序区的运动控制程序，进而实现运动控制和PLC控制。

ELMO类VC语言ELMOStudio和TRIO类VB语言trioBASIC语言是分别基于VC和VB语言的子集，并针对运动控制和PLC逻辑控制扩展了相应控制指令。他们都支持整型、和浮点型及布尔型等多种数据结构，程序整体结构采用函数组成，由主函数开始执行。程序的控制结构有循环结构for语句，while语句、选择分支结构if语句、无条件跳转等语句，程序支持的运算有算术运算、逻辑运算、关系运算。