摘要：運動控制在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。隨著中國制造業(yè)的不斷發(fā)展，對運動控制的要求越來越高，特別是在網(wǎng)絡(luò)控制方面的需求顯得十分迫切。本文針對國內(nèi)傳統(tǒng)的運動控制模式提出了一種嵌入式開放的網(wǎng)絡(luò)運動控制器的新思路，并在一實際的立體倉庫中得到了很好的應(yīng)用。 1 前言 在工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中，很多的生產(chǎn)設(shè)備都是通過一定的運動模式對工件進行加工來完成工件的生產(chǎn)任務(wù)。由于制造系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、信息化的發(fā)展，傳統(tǒng)的獨立加工模式不適合網(wǎng)絡(luò)化制造的需求了，因此對網(wǎng)絡(luò)運動控制的研究是實現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的重要工作。要實現(xiàn)運動系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運動控制，則必須要實現(xiàn)運動系統(tǒng)和遠程的控制設(shè)備進行網(wǎng)絡(luò)通信。傳統(tǒng)的運動系統(tǒng)的運動控制大多數(shù)都基于PC機的運動控制，要實現(xiàn)與遠程控制設(shè)備的通信并不困難，采用串口通信或以太網(wǎng)通信都可以將系統(tǒng)集成起來。但是此種以PC機為橋梁的網(wǎng)絡(luò)集成方式使得系統(tǒng)存在系統(tǒng)成本增加、維護費用高、可靠性下降等諸多不利因素。因此一個具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的智能網(wǎng)絡(luò)運動控制器將是運動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成的最佳選擇。 2 網(wǎng)絡(luò)運動控制器的設(shè)計 網(wǎng)絡(luò)運動控制器的整體設(shè)計采用了模塊化的設(shè)計方法。其主要由網(wǎng)絡(luò)通信模塊；運動控制模塊和智能處理模塊組成。 本文采用了PROFIBUS-DP通信協(xié)議完成了PROFIBUS-DP的通信模塊的設(shè)計并將通信板和固高運動控制卡進行了有機的組合實現(xiàn)了基于現(xiàn)場總線PROFIBUS-DP通信的開放式網(wǎng)絡(luò)運動控制器。圖1所示為網(wǎng)絡(luò)運動控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。 網(wǎng)絡(luò)運動控制器的通信模塊分主卡和從卡。主卡通信協(xié)議芯片是德國西門子公司ASPC2協(xié)議芯片，從卡是SPC3芯片。相關(guān)文獻對基于PROFIBUS－DP通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的開發(fā)進行了介紹。為了保證傳輸數(shù)據(jù)的可靠性和實時性，除了處理器外掛RAM以外，還采用了雙口RAM電路結(jié)構(gòu)；另外總線物理傳輸采用的是RS485接口，為了保證數(shù)據(jù)可靠傳輸采用了光電隔離的設(shè)計結(jié)構(gòu)。PROFIBUS通信卡電路的整體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。采用16位單片機AM188作為通信的處理芯片，F(xiàn)LASH和RAM是AM188的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，電路的片選邏輯由GAL芯片來控制。 網(wǎng)絡(luò)通訊模塊的技術(shù)參數(shù)見表1所示。 網(wǎng)絡(luò)運動控制器的運動控制功能模塊選用固高通用運動控制器，該運動控制器采用高速DSP和FPGA技術(shù)。實現(xiàn)了運動控制處理的高速度和高精度。該運動控制器能夠同時控制四個電機軸，能夠?qū)崿F(xiàn)四個電機軸的點位以及連續(xù)軌跡的運動控制，并給計算機控制提供了PC104和ISA總線的接口形式。網(wǎng)絡(luò)通信模塊和運動控制模塊通過一塊PC104的工控模塊進行有機的結(jié)合，通過軟件整合組成一款具有網(wǎng)絡(luò)通信能力的智能網(wǎng)絡(luò)運動控制器。圖3為網(wǎng)絡(luò)運動控制器的實物照片。 網(wǎng)絡(luò)運動控制器是通過高速數(shù)字處理器芯片和嵌入式的操作系統(tǒng)完成包括運動規(guī)劃，多軸聯(lián)動，邏輯控制等各種運動控制功能。當(dāng)運動控制器投入運行后，則通過網(wǎng)絡(luò)接口與其它設(shè)備以及上位機進行通信。對運動控制器的配置、功能設(shè)定、以及系統(tǒng)遠程監(jiān)控等工作都通過網(wǎng)絡(luò)來完成。它具有以下幾個特點： （1）采用目前國際上標(biāo)準(zhǔn)的高速現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)協(xié)議作為系統(tǒng)各個模塊之間的信息接口，同上位機通信完成控制器與驅(qū)動設(shè)備、輸入/輸出邏輯設(shè)備的控制, 使硬件結(jié)構(gòu)更為開放和標(biāo)準(zhǔn)化。 （2）采用網(wǎng)絡(luò)接口后，運動控制系統(tǒng)各模塊之間的信號線連接數(shù)目減到最少，系統(tǒng)功能重組簡單方便，生產(chǎn)安裝簡化，生產(chǎn)成本會大大降低。 （3）采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)及差動或光纖通信方式，系統(tǒng)可靠性和可維護性大大提高。 （4）采用高速DSP作為運動控制器的中央處理單元，實現(xiàn)運動控制的高速和高精度。 （5）將現(xiàn)場實時控制、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和遠程監(jiān)控結(jié)合，可以方便地組成一個分布式的自動化智能控制系統(tǒng)。 3 網(wǎng)絡(luò)運動控制器的應(yīng)用案例 立體倉庫是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的一個重要的環(huán)節(jié)。一般的立體倉庫都是由一個伺服控制的自動堆跺機來完成對指定的倉位的存取貨物操作。本文擬采用網(wǎng)絡(luò)運動控制器來對自動堆跺機進行控制使得對立體倉庫的控制可以進行遠程操作，使得整個物流系統(tǒng)的響應(yīng)速度得到提高。 立體倉庫的控制由遠程的工控機通過PROFIBUS－DP通訊來控制倉庫自動堆跺機的網(wǎng)絡(luò)運動控制器，并通過網(wǎng)絡(luò)對倉庫存取貨物的遠程控制并獲取倉庫的庫存信息。系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。 立體倉庫遠程控制程序操作界面如圖5所示，界面上半部分顯示的是倉庫的倉位信息。下半部分為任務(wù)編輯欄。中間的功能按鈕是對倉庫的初始化的操作。開始執(zhí)行任務(wù)后系統(tǒng)自動的將編輯好的一系列控制命令及參數(shù)通過PROFIBUS－DP通信傳送到網(wǎng)絡(luò)運動控制器，控制器實時的檢測來自上位機的控制命令及參數(shù)，并按照上位機的目的來對立體倉庫堆跺機進行實時控制，然后通過網(wǎng)絡(luò)通信將立體倉庫的狀態(tài)信息反饋給上位機（例如界面的X，Y方向的位置）。 倉庫的自動堆跺機的控制程序運行在網(wǎng)絡(luò)運動控制器的工控模塊上，立體倉庫上電后網(wǎng)絡(luò)運動控制器自動運行開發(fā)好的堆跺機控制程序，并等待遠程控制終端的控制命令及控制參數(shù)。其程序流程如圖6所示。 4 結(jié)束語 當(dāng)今社會在市場經(jīng)濟的推動下發(fā)展迅速，市場的變化越來越頻繁，這對社會生產(chǎn)提出了更為苛刻的要求。計算機網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)作為一種有力的生產(chǎn)服務(wù)手段進入到社會生產(chǎn)的各行各業(yè)，運動控制作為工業(yè)生產(chǎn)的主要環(huán)節(jié)，同樣也進入了網(wǎng)絡(luò)化的階段。為了滿足市場需求，使運動控制器具有開放式控制結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)通信能力和系統(tǒng)重構(gòu)能力，基于網(wǎng)絡(luò)通信的開放式的智能網(wǎng)絡(luò)運動控制器已成為未來的運動控制器發(fā)展的主要方向。