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  • 一个用Labview控制伺服电机控制电机的程序,非常好用,已经经过测试,控制的非常好,希望可以帮助更多的人
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  • Labview-伺服电机控制

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    Labview-伺服电机控制
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    LabVIEW是美国国家仪器公司(National Instruments,NI)开 发的基于图形编译语言( G 语言) 的实验室虚拟仪器集成环境 (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench),

    LabVIEW有大量数据采集方面的函数,方便开发者开发[1]。NI公司 在做软件的同时也销售自己的数据采集板卡,但NI公司生产的数据 采集卡价格较高,对于中小型项目,显然无法承受。而普通数据采集 卡在使用方面尽管没有像NI数据卡那样方便,但大多数数据采集卡 都自带LabVIEW库函数,由于这些库函数的存在,对于程序开发人 员,无需去开发底层函数,而且使用方便。本测试系统采用了恒凯科技 公司生产的USB_DAQV1.2数据采集卡。该数据采集卡不仅提供了VC++、 VB等库函数,也提供了LabVIEW库函数[2-3]。

    本测试系统由伺服电机、伺服驱动器、工控机、数据采集卡等其 他相关元件组成,该测试系统的组成结构如图1。

    从该结构图中可以看到,该测试系统主要由安装有上位机软件 的工控机、负责电机运动的控制器、负责数据采集的USB_DAQ V1.2数据采 集卡、以及研究对象伺服驱动器与伺服电机。整个控制系统的执行 顺序为:控制器发送相应的指令给伺服驱动器,伺服驱动器带动伺 服电机运动,伺服驱动器上有相应的I/O输出口,这些I/O输出口可以输出相应的速度、电流等模拟量,将这些模拟量接入USB_DAQ V1.2相应 的数据采集卡模拟量输入接口上,在上位机中编写相应的LabVIEW 程序,通过波形图显示窗口可以实时显示电机的速度、电流,通过这 种实时显示,可以了解电机的工作特性,为控制系统的改进提供相 应的依据。

    1 硬件的接入

    由于伺服驱动器工作时的特殊性,本测试系统所测试的信号由 伺服驱动器相应的I/O口输出。该测试系统采用的是松下伺服驱动 器,相应的设置请参考伺服驱动器使用手册,通过对相应I/O的设 置,可以将伺服驱动器相应的I/O连线采用了双绞屏蔽电缆及差分 式输入方法,PC输出口设置为速度、电流的输出。对于差分输入,AI0 与AI8、AI1与AI9构成一组,剩下的依此类推。屏蔽线与AGND相连 接。其输入端接线方式如图2所示。

    75b73a76dcdf4e2805258dcd2e401329.png

    2 软件的编写

    在安装好USB_DAQ V1.2数据采集卡后,还需要安装USB_DAQ V1.2数据采集 卡驱动,根据电脑所安装系统的不同,选择不同版本的驱动进行安 装。在硬件接好、驱动安装成功的前提下,可以进行上位机软件的编 写。 在上位机软件的编写过程中,依据非空查询方式进行数据采 集,非空查询方式采集数据流程图如图3所示。

    3 该测试系统在某旋转台的应用

    随着工业的发展,旋转台在工业应用中越来越普遍,然而旋转 台在工作过程中, 对电机的精度及电机的相关的性能要求较为严 格,一旦某个工位出现问题,会影响到整个生产线的工作,因此,使 用者常常需要知道旋转台电机的相应的工作参数,这样更好的了解 旋转台的工作特性。

    3.1 数据处理

    在所接收的数据中,考虑到在板卡工作过程中可能会受到外界 干扰而出现歧义值,除了硬件上采用带屏蔽线缆,接法上采用抗干 扰性强的差分式输入,在软件使用方面采用了中值滤波.LabVIEW 中值滤波的思想为。

    9a14b291c99bb00f3f34b6fc351ca381.png

    yi = med(Ji),i = 0,1,2,K , n -1. i y : 表示输出序列滤波后的 x ; n : 表示输入序

    列 x 中元素的数量; i J : 表示以输入序列 x中以第i 个元素为中心的子集,以及 x

    范围外等于零的索引元素。其中: i { i rl i rl J x x = - - + , , 1 i i i k x x x - + , , , , , 1 1 k, xi+rr-1, xi+rr},rl : 表示滤波器的左秩;rr : 表示滤波器的右秩;考虑到数据的转换及抗干扰性,最终编

    写的LabVIEW数据处理程序如图4所示。

    3.2 用户程序的编写综合数据采集卡采集数据的方式,以及在采集数据过程中所进行的数据处理,最终编写的总的测试程序

    如图5所示。

    2f27856dc9df4f0b5d435e4d220b6a92.png

    4 结语

    本测试系统应用LabVIEW于普通数据采集卡相结合的方式进行电机相关参数的设置, 由于LabVIEW为典型的图形化编程语言,缩短了上位机开发周期,而普通数据采集卡提供的LabVIEW库函数实现了与LabVIEW的无缝连接,降低了项目研发成本。同时应用LabVIEW提供的数据处理函数,对采集回的数据直接调用相应的函数,为开发人员提供了方便,省去了开发人员对经典算法的编写。实践表明,该测试系统简单,操作方便,运行可靠。

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    0c11e757bfde8fc087be1fa94ae8220b.png
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    点击蓝字  关注伺服与运动控制

    今天,我们来讲解一下正运动技术运动控制卡应用开发教程之LabVIEW。

    在正式学习之前,我们先了解一下正运动技术的运动控制卡ECI2418和ECI2618。这两款产品分别是4轴,6轴运动控制卡。

    3e0e5fe40d043b936227b070d854cbf7.pngECI2418支持4轴脉冲输入与编码器反馈,板载24点输入,16点输出,2AD,2DA,支持手轮接口,其中特定输出支持高速PWM控制。9e974bb2953e47fce3423ff57982ed3b.pngECI2618支持6轴脉冲输入与编码器反馈,板载24点输入,16点输出,2AD,2DA,支持手轮接口,其中特定输出支持高速PWM控制。

    3336115aa92b55fc5f268428474b52c4.png

    ECI2418,ECI2618均使用同一套API函数,均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等开发语言,支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平台,支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系统。

    一、LabVIEW导入共享库流程

    1、从光盘资料中下载LabVIEW的函数库。

    正运动提供的LabVIEW专用的DLL函数库如下图,可以按照下面的步骤可以自动生成对应Vi函数库,如有需要封装自己的函数库可以在zauxdll源码中编译自己的函数封装,生成对应的Vi。不同LabVIEW版本对应的不同的Vi函数库,高版本的LabVIEW也可以直接使用低版本的Vi,如果使用的LabVIEW版本过低,可以通过高版本的LabVIEW将Vi库转成低版本的,也可联系厂家提供。

    a0bdfc8d8a3b2e3aa0057febc4fe8acc.png

    2、打开 LabVIEW界面。在【工具】选项中,选择导入—共享库“.dll”。

    07d759b6ed74f421d05854d8f94dab89.png

    3、在出现的界面中,选择“为共享库创建Vi”,然后点击下一步。

    7679363df7f26df6670ab0123b9906d9.png

    4、选择共享库及头文件,把zauxdll.dll和 zauxdll.h文件载入。

    d247ec6a4a862336e28fd1be3a2690c8.png

    5、配置包括路径和宏定义命令,此时加入“ZMC_HANDLE=void*;”预处理命令。

    95426d101cebd9b3ca732daab9f3b0e2.png

    6、全部勾选 .dll 库里面的函数定义文件,下一步,基本库中有些函数是不常用的,故有些函数是没有的可以不用管。

    5fc8b472e2403785466d94a71be268df.png

    7、配置好生成的 Vi 库的路径和名称。

    e2cd4215e509511c376e62a675bfeaa3.png

    8、选择错误处理方式,这里有多种方式,可以选择简易错误处理。

    f1301f080b55b91a9874f065b645b584.png

    9、配置Vi和控件,这里和.dll一样设置如图。

    a2dfe99258553ccbf1b79cd5d885a438.png

    10、一直选择下一步,等待完成就好。

    b2e12894228cb75dad08faf2fb68681f.png

    二、例程讲解

    1、我们的光盘资料提供了8个基本常用的小例程,通过这些历程可以更容易的上手正运动技术的控制器。具体的目录地址和例程如下图所示。ff16b40769ae83e1506f4f768199db3f.png

    2、单轴运动与IO监控例程讲解

    1)新建Vi。

    2c0399344dc0ff2969cb7f2dc5e30ebe.png

    2)在前面板,右键鼠标,选择控件进行UI设计。

    9b7ce78fa61cfeffbfbb6adc1b3796e4.png

    3)在前面板设计完UI界面后,进入程序编辑框,会看到各个控件对应的接线端。

    b67593d8e1709f1f4431c87477dc355e.png

    4)在程序编辑框中右键鼠标,选择“编程”-“结构”-“平铺顺序结构”,接着选中平铺顺序结构右键鼠标,选择在前面添加帧,做到如下效果。

    2b875aee08aa6ca867bd6a4b60c5eda8.png

    0fe3d46ac687f97db32503f1f0f3ee6a.png

    5)使用ZAux Open Eth.Vi链接控制器。

    A、在平铺顺序结构第一帧,添加数值常量和局部变量(控制器卡号),然后通过连线对控制器卡号进行初始化为0。

    72ebd32c8ba4168950682d6a9978dcae.png

    B、右键选择Vi,选择ZAux Open Eth.Vi进行添加。

    58c7bab244af6a7bfd85bb5b0a2404da.png

    C、可以参考ZMotion PC 编程手册,大致了解对应Vi的使用方法。

    ab6f1c1027fe714dc65fc86b96d010db.png

    D、给Vi输入控制器Ip,进行链接控制器,如果链接成功,弹出链接成功对话框。

    3f4bbcf12aa44bf6167392dadf48f57d.png

    E、运行程序,如果链接成功,将跳出链接成功对话框。

    ee28e5c381cf43bfa45fcb735902c2b4.png

    6)链接控制器成功后,获取正/负向软限位、正/负限位开关、以及正/负限位的反转电平。

    23bee113b8efebfda7cb15740bdf4c51.png

    7)通过事件结构里面的超时事件,来更新一些轴的状态以及输入输出口的状态。

    cb92c295a72c12468caf62032d7c1de2.png

    8)添加运动按钮事件实现轴运动。

    A、先通过鼠标选中事件结构,然后右键添加事件分支。

    9c9914a01d5d98b437b0de9ae57e15ba.png

    B、接着在弹出来的窗口中编辑刚刚添加的事件分支,添加运动按钮值改变事件,编辑完成后点击确定。

    c800d0ddc857327c9d3da4aa074cb396.png

    C、接着在“运动”:值改变事件中添加如下程序。

    e5892f89ed89d91760a7eeb0e2ccceea.png

    9)参考运动按钮事件的添加过程,添加停止按钮事件,编写对应的程序,程序如下。

    2aafc014698b1f48f5e330f112c29822.png

    10)参考运动按钮事件的添加过程,添加坐标清零按钮事件,编写对应的程序,程序如下。

    f4443fd81d2072f732f991cfe0634f75.png

    11)参考运动按钮事件的添加过程,添加输出状态改变事件,编写对应的程序,程序如下。

    c16ef459a05683740ea8e04ea8caa413.png

    12)参考运动按钮事件的添加过程,添加修改按钮事件,编写对应的程序,程序如下。

    90387b50f7e94b62022dab53973e92af.png

    13)到这里例程就设计完了,点击运行按钮就可以对例程进行测试了,效果如下。

    0220b06cc36549b80ab3b563f2b674e9.png

    14)同时通过ZDevelop软件连接同一个控制器,对例程的控制效果进行观察。

    9a069b8bbbe57d7aab5ef4af8f49cd45.png

    5ba8475aea1271e7adc7a96c9aebba67.png

    今天,正运动技术运动控制卡应用开发教程之LabVIEW就分享到这里。更多精彩内容,请关注我们的公众号。本文由正运动小助手原创,欢迎大家转载,共同学习,一起提高中国智能制造水平。文章版权归正运动技术所有,如有转载请注明文章来源。

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    关于正运动技术

    正运动技术是一家专注于运动控制技术研发与应用的国家级高新技术企业,主要从事运动控制器、运动控制卡、IO扩展模块、运动显控一体机等系列产品的研发、生产、销售和服务。

    公司汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才,在坚持自主创新的同时,积极联合各大高校致力于运动控制技术研究与应用,是国内工控领域发展最快的企业之一,也是国内完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。

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  • 点击蓝字关注伺服与运动控制今天,我们来讲解一下正运动技术运动控制卡应用开发教程之LabVIEW。在正式学习之前,我们先了解一下正运动技术的运动控制卡ECI2418和ECI2618。这两款产品分别是4轴,6轴运动控制卡。ECI...

    点击蓝字  关注伺服与运动控制

    今天,我们来讲解一下正运动技术运动控制卡应用开发教程之LabVIEW。

    在正式学习之前,我们先了解一下正运动技术的运动控制卡ECI2418和ECI2618。这两款产品分别是4轴,6轴运动控制卡。

    ECI2418支持4轴脉冲输入与编码器反馈,板载24点输入,16点输出,2AD,2DA,支持手轮接口,其中特定输出支持高速PWM控制。ECI2618支持6轴脉冲输入与编码器反馈,板载24点输入,16点输出,2AD,2DA,支持手轮接口,其中特定输出支持高速PWM控制。

    ECI2418,ECI2618均使用同一套API函数,均支持C、C++、C#、LabVIEW、Python、Delphi等开发语言,支持VC6.0、VB6.0、Qt、.Net等平台,支持Windows、Linux、WinCE、iMac等操作系统。

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    5、配置包括路径和宏定义命令,此时加入“ZMC_HANDLE=void*;”预处理命令。

    6、全部勾选 .dll 库里面的函数定义文件,下一步,基本库中有些函数是不常用的,故有些函数是没有的可以不用管。

    7、配置好生成的 Vi 库的路径和名称。

    8、选择错误处理方式,这里有多种方式,可以选择简易错误处理。

    9、配置Vi和控件,这里和.dll一样设置如图。

    10、一直选择下一步,等待完成就好。

    二、例程讲解

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    5)使用ZAux Open Eth.Vi链接控制器。

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    B、右键选择Vi,选择ZAux Open Eth.Vi进行添加。

    C、可以参考ZMotion PC 编程手册,大致了解对应Vi的使用方法。

    D、给Vi输入控制器Ip,进行链接控制器,如果链接成功,弹出链接成功对话框。

    E、运行程序,如果链接成功,将跳出链接成功对话框。

    6)链接控制器成功后,获取正/负向软限位、正/负限位开关、以及正/负限位的反转电平。

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    8)添加运动按钮事件实现轴运动。

    A、先通过鼠标选中事件结构,然后右键添加事件分支。

    B、接着在弹出来的窗口中编辑刚刚添加的事件分支,添加运动按钮值改变事件,编辑完成后点击确定。

    C、接着在“运动”:值改变事件中添加如下程序。

    9)参考运动按钮事件的添加过程,添加停止按钮事件,编写对应的程序,程序如下。

    10)参考运动按钮事件的添加过程,添加坐标清零按钮事件,编写对应的程序,程序如下。

    11)参考运动按钮事件的添加过程,添加输出状态改变事件,编写对应的程序,程序如下。

    12)参考运动按钮事件的添加过程,添加修改按钮事件,编写对应的程序,程序如下。

    13)到这里例程就设计完了,点击运行按钮就可以对例程进行测试了,效果如下。

    14)同时通过ZDevelop软件连接同一个控制器,对例程的控制效果进行观察。

    今天,正运动技术运动控制卡应用开发教程之LabVIEW就分享到这里。更多精彩内容,请关注我们的公众号。本文由正运动小助手原创,欢迎大家转载,共同学习,一起提高中国智能制造水平。文章版权归正运动技术所有,如有转载请注明文章来源。

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    关于正运动技术

    正运动技术是一家专注于运动控制技术研发与应用的国家级高新技术企业,主要从事运动控制器、运动控制卡、IO扩展模块、运动显控一体机等系列产品的研发、生产、销售和服务。

    公司汇集了来自华为、中兴等公司的优秀人才,在坚持自主创新的同时,积极联合各大高校致力于运动控制技术研究与应用,是国内工控领域发展最快的企业之一,也是国内完整掌握运动控制核心技术和实时工控软件平台技术的企业。

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    快速开发一种分布式的电火花放电加工EDM(Electrical Discharge Machining)过程控制器, 它将快速采样(100KHz速率)和复杂EDM 伺服控制,实时放电过程监控和高度稳定可靠性等特点集成于一体。

    解决方案:

    应用NI 的CompactRIO,以LabVIEW 为软件开发平台,开发一套EMD过程控制器。它采用cRIO 模块和FPGA 进行放电电压/ 电流采集和EDM 伺服控制, 由cRIO 实时控制器负责与被控外设间的数据通讯以及FPGA 和WINDOWS 主机间的联系纽带,工控机作为HMI 和实时放电波形显示。

    传统的电火花放电加工过程控制器是基于PC 机或者微控制器μC。基于PC 机的方案(国内绝大部分EDM 厂家采用),存在实时性能较弱, 功能不强,稳定性差等致命弱点;基于μC 的方案(Agie-Charmilles, Sodick等主流EDM系统及机床供应商采用),将EDM过程控制和机床运动控制集于一体的专用系统,存在开放性差、最终用户没法修改工艺、维护困难等缺点。GE公司采用NIcRIO 开发的EDM独立过程控制器克服了上述传统控制器的不足之处,吸收了前述两者EDM 的控制器优点。

    图1 EDM 加工系统示意图

    EDM 过程控制器见图2。它是由NICompactRIO和研华工控机通过TCP/IP连接而成的集控制管理一体化分布式系统,由三层组成:FPGA和各种NI cRIO-I/O 模块组成的硬件层、PenTIum200MHz CPU 和P h a r L a p E T S(Embedded ToolSuite) 实时操作系统组成的实时控制层、由Windows操作系统组成的监控管理层。

    图2 EDM 过程控制器框图

    系统硬件设计

    系统由高可靠性、强实时性的硬件层组成:cRIO-9103 , 后背板带3M FPGA(现场可编程门阵列)、时钟40MHZ的四槽I/O框架;cRIO-9221,输入电压+/-60V, 采样速率800KS/s 的12 位模拟输入模块;cRIO-9263,16 位、每通道100KS/S 的模拟输出模块;cRIO-9425 ,32 路 24V 数字输入和计数器/ 定时器模块;cRIO-9476,32 路24V数字输出模块。cRIO-9221 以100KS/s 的采样速率获得电火花放电间隙信息,通过FPGA中的EDM伺服控制算法,判断当前工艺是处于开路、短路还是正常放电状态,并由cRIO-9476数字输出模块、cRIO-9263模拟输出模块通知调制加工电源电压、电流和波形加工电源和CNC采取相应的措施,等参数,调整机床的运动速度以保证稳定高效的加工过程。

    系统软件设计

    FPGA层:四种状态机、多循环并行、四个中断的结构。状态3 是初始化,状态0 是监控,状态1 是对刀,状态2 是放电加工。程序启动时由状态3 中的程序负责初始化,接着,FPGA 软件在状态0、1、2中循环。并行的循环包括放电间隙电压电流采集循环,周期微秒级;EDM伺服控制循环,周期毫秒级;状态机循环,纳秒级周期。采用四个中断与实时控制层通讯:中断0 和1 负责放电间隙电压电流信息传送;中断2 负责于加工电源的串行通讯;中断3 负责FPGA 的状态信息传送。

    实时控制层:实时控制层由cRIO-9004 完成。共完成三个线程。优先级最高、循环周期最短的接收来自FPGA 中断并进行处理的线程;优先级次之、接受来自CNC的参数设定值线程,优先级再次之、循环周期毫秒级的、向WINDOWS客户即工控机管理层发送放电波形数据和状态信息的线程;正常优先级、从工控机管理层接受参数和命令信息的线程。后两者通过TCP/IP协议与监控管理层通讯的。

    监控管理层:本层的软件主要包括两个线程:一个是基于事件结构、向实时控制层发送设定参数和命令信息的线程;另一个是从实时控制层接收状态信息和放电间隙电压电流波形并把这些数据写入文件的线程。监控管理层通过以太网与实时控制层链接。它可随时接入系统以监控EDM过程、随时断开让系统嵌入运行,但这不影响实时控制层和FPGA 硬件层的正常工作。而且这个监控管理计算机可位于工厂、办公室或者其他远程地方进行EDM过程监控。在进行EDM过程控制的同时,控制器实时地把微纳秒级的放电间隙波形捕捉到,这样既可以断定每次电火花放电的好坏,操作者又可直观看到放电间隙的状况。传统的基于PC机或者μC的EDM 控制器很难做到这一点。

    结论:

    利用LabVIEW 和CompactRIO 开发的EDM 过程控制器,与传统的机加工方法相比,加工时间大为减少,刀具损耗费用显著降低。同时,这种控制器具有开发周期短: 一个三层的分布系统——WINDOWS平台、微控制器μC平台、FPGA硬件平台均采用统一图形语言LabVIEW编程, 仅用两个多月的时间就完成了整个系统的开发;功能强大:CompactRIO 集信号采集、在线检测、智能控制、信息分析和显示于一体;实时性强:FPGA读写I/O 操作可到25 纳秒;高可靠性和稳定性等优点。

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