基于LabVIEW的运动控制卡的开发与应用

吴刚;李银禹

【摘 要】针对一种\"PC机+运动控制卡\"的控制系统进行研发.该系统以PC机、运动控制卡PCI-1243U、动态链接库函数和Windows操作系统等作平台为基础.采用LabVIEW开发人机交互界面,采用导入共享库的方式调用动态链接库,实现对运动控制卡的驱动,驱动器控制电机动作,实现了运动控制要求.该系统方案在运动控制系统方面有着广泛地运用,开发周期短、成本低、实用性好、可扩展性高. 【期刊名称】《机械工程师》 【年(卷),期】2016(000)011 【总页数】2页(P41-42)

【关键词】LabVIEW;运动控制卡;动态链接库;PCI-1243U 【作 者】吴刚;李银禹

【作者单位】三峡大学机械与动力学院,湖北 宜昌443002;三峡大学机械与动力学院,湖北 宜昌443002 【正文语种】中 文 【中图分类】TH416.26

随着PC机的普及和发展，采用“PC机+运动控制卡”作为上位机的开发模式逐渐成为运动控制系统的一个主流发展方向［1-2］。在这种模式下，我们可以充分发挥PC机资源丰富的优势，又可以利用运动控制卡多种多样的运动方式，从而提高控制系统的应用范围。

本文选用的是基于PC机和运动控制卡的运动控制系统设计方案［3］，上位机发送控制指令，运动控制卡选用研华公司的PCI-1243U，实现对伺服电机的精确控制，比如：间歇性运行等。该系统选用LabVIEW作为上位机系统软件，开发人机交互界面。LabVIEW软件采用的是图形化编程语言（即G语言），具有强大的界面功能［4］。“PC机+运动控制卡”的开发模式，和传统的运动控制系统相比，极大地提高了系统柔性、可扩展性，同时也降低了成本。

本系统涉及到硬件和软件两个方面。在硬件方面，首先是将PCI-1243U运动控制卡安装在工控机的机箱的插槽里面，板卡的端口通过总线PCL-10162-1电缆拓展到接线端子ADAM3962上面，然后根据动作需要将D2驱动器和接线端子进行连接，最后将伺服电机和驱动器连接以及伺服电机和滚珠丝杠连接；在软件方面，采用LabVIEW软件编写人机交互界面，运用调用动态链接库的方式进行控制程序的编写，采用Lightening软件对驱动器进行参数配置。本系统的整体结构流程图如图1所示。

用LabVIEW软件对运动控制卡进行开发和应用，其中最重要的两个方面就是调用动态链接库和程序调试。 2.1 调用动态链接库

LabVIEW软件调用动态链接库，最常用的方法有两种［6］：一是通过LabVIEW中的“调用库函数”结点进行库函数的调用，即：将动态链接库中的每个函数都一一进行调用，而且还需要对每个函数的每个参数逐一进行转化，过程繁琐且极易出错；本文采用的是第二种调用方法：通过导入“共享库”的方式实现对动态链接库的调用，即：在LabVIEW软件的“工具”菜单中选择“导入”子菜单中的“共享库”，将运动控制卡对应的动态链接库（.dll）文件和动态链接库文件对应的头文件（.h文件）添加到弹出的窗口中。

本次的动态链接库函数的调用过程中，出现了如图2所示的大量动态链接库函数

无法正常被识别的错误。

出现上述情况后，需要在“上一步”的“预定义处理”一栏中加入

“ULONG=unsigned long；VOID=void；LONG= long；UCHAR=unsigned char；PUCHAR=unsigned char*；PULON=unsigned long*；WINAPI；BOOL=bool；USHORT =unsigned short；PUSHORT=unsigned short*；”，经过了这一步的处理，本系统的动态链接库实现了正常的调用，后续的编程工作才可以进行。 2.2 函数调用

1）配置板卡的驱动函数，即“ADM Open Device.vi，ADM Set Mac

Config.vi”，它们是LabVIEW软件能够驱动控制卡最重要的一步，在配置过程中通过返回值的数值来确定设备是否被驱动调用。

2）配置板卡、驱动器和伺服电机等的性能参数，即配置“ADM Set Mac Config.vi和ADM Set MIO Config.vi”这两个函数，这两个函数是用于对运动过程的一些固定参数值进行设置的，同时也用于设置对设备有保护作用的参数。 3）编写速度和位移函数，即对“ADM_SetPtPMotionConfig和ADM_PtPInc”进行调用和参数设定，将不同的运动状态编写在不同的条件结构中，根据运动的需要一一调用。

4）监控和调试运行，该过程可以借助函数“ADM_GetUnitPos和

ADM_GetCurAxisDV”，它们用于显示速度和位移，便于调试过程中对设备状态的监视。

5）编写停止程序，需要调用“ADM StopMotion.vi和ADM Close Device.vi”，这两个函数用于停止当前的运动状态和释放被运动控制卡占用的部分内存。 通过上述的软件编译，实现了动态链接库的调用和人机交互界面的编写。在人机交互界面上，根据选择的运动模式的不同就有不一样的运动状态，例如：在“间歇喷

放性能试验”模式下，动作是滑块快速运行到位，停止2s；然后退回原位，停止2s，再快速运动到位，如此循环直至结束。该系统的运行前准备和手动控制，都是根据运动的需要进行编程，可以实现测试前的准备工作和一些手动的调试工作。该系统具有较好的开放性和良好的适应性、可扩展性，在后续的研发中还可以简单地添加其它运动模式，从而帮助完成新的测试项目。人机界面如图3所示。 本文开发的项目已进入测试运行阶段，效果良好、运行平稳、控制精确。基于“工控机+运动控制卡”模式开发的运动控制系统，采用LabVIEW开发人机界面，使得人机交互界面直观友好；通过导入共享库的方式调用动态链接库，使得在LabVIEW的平台下快速的开发运动控制卡的控制程序，大大缩短了开发周期。这种开发模式具有开发简便、成本低、周期短，而且开放程度高，很容易实现复杂的运动控制和程序的二次开发。已经广泛运用在工业运动控制领域，而且在今后的发展中也将会发挥越来越重要的作用。

【相关文献】

［1］高瑞，苗长云，王中伟．基于LabVIEW的多轴运动控制系统的设计与开发［J］．天津工业大学学报，2008，27（6）：58-61．

［2］蒋世龙，吴宏，吕恕，等．通用运动控制技术现状、发展及其应用［J］.电工文摘，2009（1）：7-11．

［3］张卫星，赵峰．基于LabVIEW的运动控制系统的研究［J］.工业控制计算机，2008（4）：26.

［4］周士群，王萍．基于PCI-1240运动控制系统［J］．电子科技，2013，26（2）：87-89． ［5］余茂全．基于LabVIEW的普通运动控制卡的开发与应用［J］．电子世界，2015（13）：101-103．

［6］赵炯，刘力平.LabVIEW中的动态连接库调用［J］．中国工程机械学报，2007，5（1）：122-126．