专利名称：一种多轴运动控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制系统，特别是涉及一种多轴运动控制系统。 技术背景目前一般多轴运动控制系统有一下几种模式1.成套数控系统+伺服电机。该模式目前运用最为广泛，但一般价格昂贵，即 使采用国产数控系统，成本也会在3万人民币以上。2.运动控制卡+工控机。这也是目前比较新颖的控制方式，且可根据用户要求 开发个性化操作界面，但结构复杂。3.独立式控制卡+触摸屏，也可根据用户实际要求开发个性化操作界面，但在加 工程序编辑方面不如上两种方便。该模式适宜于产量大、品种单一、加工程序变化少的领域；但是已知的系统中 设置了 PLC及其模块，成本较高。以现有的多轴运动控制系统即独立控制卡+触摸屏的控制系统的技术方案叙述 如下1 触摸屏(1-1)以串行通信的方式，通过串口电缆1(1-2)与运动控制卡(1-3) 通信，触摸屏发出各种运动控制信号，如各运动轴的手动运行信号，运动速度设置，回 零操作，程序自动运行等控制指令到运动控制卡，由运动控制卡接受到运动控制指令后 进行实际运动控制运算。2触摸屏(1-1)以串行通信方式，通过串口电缆2 (1-4)与PLC (1-10)通信，主 要是通过PLC对外围的输入输出元件的控制，如夹具气缸1(1-15)，夹具气缸2(1-16) 的手动开启与关闭，激光器(1-17)的手动控制等，或者其他外围信号的输入等。3 PLC(I-IO)和运动控制卡之间通过控制电缆1 (1-5)和模拟控制电缆(1_6)相 连。控制电缆1(1-5)把运动控制卡(1-3)的通用数字输出信号输出到PLC (1-10)的数字 输入端子，通过PLC完成运动控制程序中的外围设备的动作控制，如夹具气缸1(1-15)， 夹具气缸2(1-16)的动作控制等。模拟控制电缆(1-6)把运动控制卡的模拟输出信号输 出到PLC的模拟模块(1-11)，然后通过PLC模拟模块(1-11)的输出端发出模拟信号通 过模拟输出电缆(1-14)控制激光器(1-17)的启动关闭，功率大小等。4各运动轴由伺服电机1(1-27)，伺服电机(1-28)，伺服电机(1_29)带动，完 成规定运动轨迹的联动。伺服电机需要通过伺服驱动器完成速度位置控制，如伺服电机 1(1-27)通过电机电缆1(1-1)和伺服启动器1(1-18)相连，完成驱动器对电机的动力输 出，通过编码器电缆1(1-22)将电机的速度位置信息反馈到驱动器。其他两个伺服电机 如上相同，概不重复。5 伺服驱动器1(1-18)，伺服启动器2(1-19)，伺服驱动器3 (1_20)分别通过电 机控制电缆1(1-7)，电机控制电缆2(1-8)，电机控制电缆3 (1-9)与运动控制卡相连，通 过电机控制电缆，运动控制卡(1-3)把各运动轴的运动速度，方向信号发送的伺服驱动器，再由伺服驱动器完成电机运动控制。 发明内容本实用新型的目的就是为了弥补现有技术的不足，在设计中取消了 PLC(即可编 程序控制器)及其PLC模拟模块，直接利用运动控制卡的输入输出端子完成外围设备的 控制，提供一种结构简单、成本低廉的多轴运动控制系统。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的该系统包括触摸 屏、运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机，外围设备和电缆。其特征是，触摸屏同样通 过串口通信电缆和运动控制卡相连，传递运动控制信号，如手动运动控制信号，程序自 动运动信号，不同的是把以前PLC的一部分对外围设备的控制信号，如夹具气缸1，夹 具气缸2，激光器的控制信号转移到运动控制卡上；所述的外围设备为夹具气缸1、夹具 气缸2和激光器；运动控制卡上的通用输出端子通过输出控制线1，输出控制线2分别 和夹具气缸1，夹具气缸2相连，运动控制卡通过模拟输出电缆直接和激光器相连，不通 过PLC的模拟模块直接控制激光器的开启关闭和功率大小；运动控制卡和伺服电机的联 接和以前没有区别，同样是通过电机控制电缆1，电机控制电缆2，电机控制电缆3分 别和伺服驱动器1，伺服驱动器2，伺服驱动器3相连，发送电机速度，位置，和方向信 号。伺服驱动器1分别通过电机动力电缆1，电机编码器电缆1、和伺服电机1相连；伺 服驱动器2分别通过电机动力电缆2、电机编码器电缆2和佩服电机2相连；伺服驱动器 3分别通过电机动力电缆3、电机编码器电缆3和伺服电机3相连，传递电机动力和反馈 电机的速度，位置信号。触摸屏宏指令程序介绍本实用新型的关键部分是重复利用了现代触摸屏的宏指令的逻辑运算功能，虽 然在使用上比直接利用PLC完成逻辑运算要复杂，但是在一般简单的逻辑控制场合还是 很合适的，至少在成本上节省了 PLC和PLC模拟模块的费用。现以手动控制夹具气缸 1，夹具气缸2的案例简单介绍触摸屏宏指令程序。原来系统结构通过PLC来控制夹具气缸1，夹具气缸2的手动控制，过程按 触摸屏上手动开启/关闭按钮，通过触摸屏和PLC之间的串口电缆将信号传到PLC的寄 存器位，在由PLC的逻辑运算程序完成对夹具气缸1，夹具气缸2的手动控制。现在的 模式是按触摸屏上的夹具气缸控制按钮，同时触发宏指令程序，然后通过触摸屏和运动 控制卡之间的串口通信电缆把运算完的运动控制卡的寄存器控制信号发送到运动控制卡 上，完成对运动控制卡内的寄存器状态的改变，以此来改变运动控制卡的通用输出口的 状态，达到直接控制夹具气缸的目的。程序如下Macro_command main ()Bool a, b/ 定义变量a = 1/ 赋值getdataCb，，，MODBUS RTU”，Ox, 131，1) / 取得夹具控制点的状态iib == Othen/判断夹具的状态如果为关闭b = 1/输出夹具开启[0025] [ls[[0026] b一0／输出夹具关闭[0027] [nd if[0028] s[tdata(a，”MODBUS RTU”，Ox，54，1)／将状态设为显示状态[0029] d[lay(5)／延时o．05秒[0030] s[tdata(b，”MODBUS RTU”，Oxl3l，1)／输出指示光的值[0031] d[lay(5)／延时o．05秒[0032] s[tdata(a，”MODBUS RTU”，Ox，52，1)／将状态设为手动[0033] [nd macro command[0034] 注以上程序以威纶触摸屏宏指令完成[0035] 按照相同的形式可以完成其他外围设备的控制。
用户可以根据实际情况灵活运用。[0036] 本实用新型的有益效果构思新颖、设计合理、制作简便、结构简单、成本低廉、易于操作。
该系统可以实现对许多种外围设备的控制，如塑料焊接等；该系统适宜于产量大、品种单一、加工程序变化少的领域。[0037]
[0038] 图l独立控制卡+触摸屏的控制系统结构示意图；[0039] 1-l触摸屏[0040] 1-2串口电缆l(触摸屏和运动控制卡之间通信)[0041] 1-3运动控制卡[0042] 1-4串口电缆2(触摸屏和PLC之间通信)[0043] 1-5控制电缆l(运动控制卡输出端子和PLC输入端子之间控制信号传递)[0044] 1-6模拟信号电缆(运动控制卡模拟信号输出到PLC模拟输入端子)[0045] 1-7电机控制电缆l[0046] 1-8电机控制电缆2[0047] 1-9电机控制电缆3[0048] 1-10PLC(可编程序控制器)[0049] 1-11PLC模拟模块[0050] 1-12PLC输出控制线[0051] 1-13PLC输出控制线[0052] 1-14PLC模拟输出电缆[0053] 1-15夹具气缸l[0054] 1-16夹具气缸2[0055] 1-17激光器[0056] 1-18伺服驱动器l[0057] 1-19伺服驱动器2[0058] 1-20伺服驱动器3[0059] 1-2l电机电源电缆l[0060] 1-22电机编码器电缆l[00611-23电机电源电缆2[00621-24电机编码器电缆2[00631-25电机电源电缆3[00641-26电机编码器电缆3[00651-27伺服电机1[00661-28伺服电机2[00671-29伺服电机3[0068图2--种多轴运动控制系统结构示意图。
2-1 触摸屏 2-2 串口通信电缆 2-3 运动控制卡 2-4运动控制卡输出线1 2-5运动控制卡输出线2 2-6运动控制卡模拟输出电缆 2-7电机控制电缆1 2-8 电机控制电缆2 2-9 电机控制电缆3 2-10 伺服驱动器1 2-11 伺服驱动器2 2-12 伺服驱动器3 2-13 电机动力电缆1 2-14电机编码器电缆1 2-15 电机动力电缆2 2-16电机编码器电缆2 2-17 电机动力电缆3 2-18电机编码器电缆3 2-19 夹具气缸1 2-20 夹具气缸2 2-21 激光器 2-22 伺服电机1 2-23 伺服电机2 2-24 伺服电机具体实施方式
本实用新型结合附图1和附图2，对其技术方案具体实施详细叙述如下 和现有控制系统相比，本实用新型的突出特点是取消了 PLC和PLC模拟模块， 在结构上更简单，成本更便宜，在成本要求高的场合，显得很有优势。该系统包括触 摸屏2-1、运动控制卡2-3、伺服驱动器(2-10、2-11、2-12),伺服电机(2_22、2-23, 2-24)、电缆、激光器2-21和外围设备。触摸屏(2-1)通过串口通信电缆(2_2)和运动 控制卡(2-3)相连，传递运动控制信号，如手运运动控制信号，程序自动运动信号，不
6同的是把以前的PLC的一部分对外围设备的控制信号，如夹具气缸1(2-19)，夹具气缸 2(2-20)，激光器(2-21)的控制信号转移到运动控制卡(2-3)上。运动控制卡(2_3)上 的通用输出端子通过控制线1(2-4)，输出控制线2 (2-5)分别和夹具气缸1(2-19)，夹具 气缸2 (2-20)相连，运动控制卡(2-3)通过模拟输出电缆(2-6)直接和激光器(2_21)相 连，不通过PLC的模拟模块直接控制激光器(2-21)的开启关闭和功率大小。运动控制卡(2-3)分别通过电机控制电缆1(2-7)，电机控制电缆2 (2_8)，电 机控制电缆3(2-9)和伺服驱动器1(2-10)，伺服驱动器2(2-11)，伺服驱动器3(2-12) 相连，发送电机速度，位置，和方向信号。伺服驱动器1(2-10)通过电机动力电缆 1 (2-13)，电机编码器电缆1 (2-14)和伺服电机1 (2-22)相连，传递电机动力和反馈电机 的速度，位置信号；伺服驱动器2 (2-11)通过电机动力电缆2 (2-15)、电机编码器电缆 2(2-16)和伺服电机2(2-23)相连，伺服驱动器3 (2_12)通过电机动力电缆3 (2_17)、电 机编码器电缆3(2-18)和伺服电机3(2-24)相连。触摸屏宏指令程序介绍本实用新型的关键部分是重复利用了现代触摸屏的宏指令的逻辑运算功能，虽 然在使用上比直接利用PLC完成逻辑运算要复杂，但是在一般简单的逻辑控制场合还是 很合适的，至少在成本上节省了 PLC和PLC模拟模块的费用。现以手动控制夹具气缸 1，夹具气缸2的案例简单介绍触摸屏宏指令程序。原来系统结构通过PLC来控制夹具气缸1，夹具气缸2的手动控制，过程按 触摸屏上手动开启/关闭按钮，通过触摸屏和PLC之间的串口电缆将信号传到PLC的寄 存器位，在由PLC的逻辑运算程序完成对夹具气缸1，夹具气缸2的手动控制。现在的 模式是按触摸屏上的夹具气缸控制按钮，同时触发宏指令程序，然后通过触摸屏和运动 控制卡之间的串口通信电缆把运算完的运动控制卡的寄存器控制信号发送到运动控制卡 上，完成对运动控制卡内的寄存器状态的改变，以此来改变运动控制卡的通用输出口的 状态，达到直接控制夹具气缸的目的。程序如下[0101]Macro_command main ()[0102]Bool a，b/定义变量[0103]a = 1/赋值[0104]getdata (b,，，MODBUS RTU”，Ox, 131，1)/取得夹具控制点的状态[0105]ifb == Othen/判断夹具的状态如果为关闭[0106]b = 1/输出夹具开启[0107]else[0108]b = 0/输出夹具关闭[0109]end if[0110]setdata (a,，，MODBUS RTU”，Ox, 54，1) /将状态设为显示状态[0111]delay (5)/延时0.05秒[0112]setdata (b，”MODBUS RTU"，0x131，1) /输出指示光的值[0113]delay (5)/延时0.05秒[0114]setdata (a,，，MODBUS RTU"，Ox, 52，1) /将状态设为手动[0115]end macro_command注以上程序以威纶触摸屏宏指令完成按照相同的形式可以完成其他外围设备的控制。用户可以根据实际情况灵活运用。
权利要求1. 一种多轴运动控制系统，包括触摸屏、运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机、 电缆和外围设备，其特征是，所述的外围设备是指夹具气缸1(19)、夹具气缸2(20)和 激光器(21)，触摸屏(2-1)通过串口通信电缆(2-2)和运动控制卡(2-3)相连，运动 控制卡(2-3)上的通用输出端子通过控制线1(2-4)，输出控制线2(2-5)分别和夹具气 缸1(2-19)，夹具气缸2 (2-20)相连，运动控制卡(2-3)通过模拟输出电缆(2-6)直接 和激光器(2-21)相连；运动控制卡(2-3)分别通过电机控制电缆1(2-7)，电机控制电 缆2(2-8)，电机控制电缆3(2-9)和伺服驱动器1(2-10)，伺服驱动器2 (2_11)，伺服驱 动器3(2-12)相连，伺服驱动器1(2-10)通过电机动力电缆1(2-13)，电机编码器电缆 1(2-14)和伺服电机1(2-22)相连;伺服驱动器2(2-11)通过电机动力电缆2(2-15)、电 机编码器电缆2 (2-16)和伺服电机2 (2-23)相连，伺服驱动器3(2-12)通过电机动力电缆 3 (2-17)、电机编码器电缆3 (2-18)和伺服电机3 (2-24)相连。
专利摘要本实用新型涉及一种多轴运动控制系统。该系统包括触摸屏、运动控制卡、伺服驱动器、伺服电机、电缆和外围设备。所述外围设备是夹具气缸和激光器。触摸屏通过通信电缆与运动控制卡相连，运动控制卡分别通过电缆与夹具气缸和激光器相连，运动控制卡通过电缆与伺服驱动器相连，伺服驱动器通过电缆与伺服电机相连。该系统具有结构简单、成本低廉、便于操作、可完成对各种外围设备的控制，适宜于产量大、品种单一、变化程序少的加工领域。
文档编号G05B19/414GK201804247SQ20102003940
公开日2011年4月20日 申请日期2010年1月12日 优先权日2010年1月12日
发明者乐辉, 吴华, 林卿, 王 锋 申请人:武汉凌云光电科技有限责任公司