基于PC的步进电机三轴联动控制系统研究

         详细介绍Windows 环境下面用PC 的并口直接控制三轴联动的步进电机运动控制系
统。分析了包括G 代码编译、数字积分插补算法实现三轴联动、PC 上微秒级定时器的实现方法等一系列关键技术问题。
关键字：步进电机；运动控制；数控
          当前，运动控制一般有两种方案，一种是分布式结构，即上位机和下位机独立的方式，由PC 作为上位机，完成复杂用户界面和复杂的算法，下位机由单片机实现底层的电机运动控制，上位机一般通过串行口与下位机通信，发加工指令到下位机进行加工；另一种是PC 完全控制，这种控制方式又分成两类，一类是PC 通过并口直接发脉冲信号控制电机，另一类是在PC 的扩展槽中插入运动控制卡来控制电机。以上方式各有优缺点，根据实际应用情况选择。分布式结构伸缩性好，一台上位机可以连接多台下位机，在下位机较多的情况下整体成本较低，但下位机结构较为复杂，不易进行功能扩展。PC 完全控制的方式可以充分利用PC 的软件资源，结构简单，易于进行功能扩展，但一台PC 只能控制一台运动装置，当运动装置的成本与PC 的成本接近的时候整体成本较高。另外，如果PC 直接通过并口控制的方式对PC 的实时性和稳定性要求较高[1,2]。而PC 扩展槽中插入运动控制卡的方式能够轻松地使用系统所配置的软件模块和硬件运动控制器(卡)，便于机床制造商和用户进行软件开发[3]。
         本文在设计数控点胶机的时候，运用了以上两种控制方式，在研发初期，系统功能尚未完全确定时采用的是PC 直接通过并口控制的方式，方便对功能进行扩展，而当产品功能基本定型以后，考虑到整体成本等因素，采用的是分布式结构控制方式。因篇幅原因，本文仅介绍PC直接控制的方式，其中大部分的算法思路是一致的，分布式结构仅是把部分控制算法移动到下位机完成。