摘要：運動控制在工業生產中應用十分廣泛。隨著中國制造業的不斷發展，對運動控制的要求越來越高，特別是在網絡控制方面的需求顯得十分迫切。本文針對國內傳統的運動控制模式提出了一種嵌入式開放的網絡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用。 1 前言 在工業自動化生產過程中，很多的生產設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任務。由于制造系統的網絡化、信息化的發展，傳統的獨立加工模式不適合網絡化制造的需求了，因此對網絡運動控制的研究是實現生產系統網絡化的重要工作。要實現運動系統的網絡運動控制，則必須要實現運動系統和遠程的控制設備進行網絡通信。傳統的運動系統的運動控制大多數都基于PC機的運動控制，要實現與遠程控制設備的通信并不困難，采用串口通信或以太網通信都可以將系統集成起來。但是此種以PC機為橋梁的網絡集成方式使得系統存在系統成本增加、維護費用高、可靠性下降等諸多不利因素。因此一個具有網絡通信功能的智能網絡運動控制器將是運動系統網絡集成的最佳選擇。 2 網絡運動控制器的設計 網絡運動控制器的整體設計采用了模塊化的設計方法。其主要由網絡通信模塊；運動控制模塊和智能處理模塊組成。 本文采用了PROFIBUS-DP通信協議完成了PROFIBUS-DP的通信模塊的設計并將通信板和固高運動控制卡進行了有機的組合實現了基于現場總線PROFIBUS-DP通信的開放式網絡運動控制器。圖1所示為網絡運動控制器的結構示意圖。 網絡運動控制器的通信模塊分主卡和從卡。主卡通信協議芯片是德國西門子公司ASPC2協議芯片，從卡是SPC3芯片。相關文獻對基于PROFIBUS－DP通信網絡節點的開發進行了介紹。為了保證傳輸數據的可靠性和實時性，除了處理器外掛RAM以外，還采用了雙口RAM電路結構；另外總線物理傳輸采用的是RS485接口，為了保證數據可靠傳輸采用了光電隔離的設計結構。PROFIBUS通信卡電路的整體結構框圖如圖2所示。采用16位單片機AM188作為通信的處理芯片，FLASH和RAM是AM188的程序存儲器和數據存儲器，電路的片選邏輯由GAL芯片來控制。 網絡通訊模塊的技術參數見表1所示。 網絡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。實現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，能夠實現四個電機軸的點位以及連續軌跡的運動控制，并給計算機控制提供了PC104和ISA總線的接口形式。網絡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合，通過軟件整合組成一款具有網絡通信能力的智能網絡運動控制器。圖3為網絡運動控制器的實物照片。 網絡運動控制器是通過高速數字處理器芯片和嵌入式的操作系統完成包括運動規劃，多軸聯動，邏輯控制等各種運動控制功能。當運動控制器投入運行后，則通過網絡接口與其它設備以及上位機進行通信。對運動控制器的配置、功能設定、以及系統遠程監控等工作都通過網絡來完成。它具有以下幾個特點： （1）采用目前國際上標準的高速現場網絡協議作為系統各個模塊之間的信息接口，同上位機通信完成控制器與驅動設備、輸入/輸出邏輯設備的控制, 使硬件結構更為開放和標準化。 （2）采用網絡接口后，運動控制系統各模塊之間的信號線連接數目減到最少，系統功能重組簡單方便，生產安裝簡化，生產成本會大大降低。 （3）采用現場總線網絡及差動或光纖通信方式，系統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，實現運動控制的高速和高精度。 （5）將現場實時控制、網絡系統和遠程監控結合，可以方便地組成一個分布式的自動化智能控制系統。 3 網絡運動控制器的應用案例 立體倉庫是現代物流系統的一個重要的環節。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。本文擬采用網絡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，使得整個物流系統的響應速度得到提高。 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絡運動控制器，并通過網絡對倉庫存取貨物的遠程控制并獲取倉庫的庫存信息。系統的控制結構圖如圖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。下半部分為任務編輯欄。中間的功能按鈕是對倉庫的初始化的操作。開始執行任務后系統自動的將編輯好的一系列控制命令及參數通過PROFIBUS－DP通信傳送到網絡運動控制器，控制器實時的檢測來自上位機的控制命令及參數，并按照上位機的目的來對立體倉庫堆跺機進行實時控制，然后通過網絡通信將立體倉庫的狀態信息反饋給上位機（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絡運動控制器的工控模塊上，立體倉庫上電后網絡運動控制器自動運行開發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。其程序流程如圖6所示。 4 結束語 當今社會在市場經濟的推動下發展迅速，市場的變化越來越頻繁，這對社會生產提出了更為苛刻的要求。計算機網絡信息技術作為一種有力的生產服務手段進入到社會生產的各行各業，運動控制作為工業生產的主要環節，同樣也進入了網絡化的階段。為了滿足市場需求，使運動控制器具有開放式控制結構、網絡通信能力和系統重構能力，基于網絡通信的開放式的智能網絡運動控制器已成為未來的運動控制器發展的主要方向。