PMAC運(yùn)動(dòng)控制器在光刻機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

分類：技術(shù)教程日期：2008-01-11 00:00:00

0 引言
　　隨著PC（Personal Computer）的發(fā)展和普及，采用PC+運(yùn)動(dòng)控制卡作為上位控制將是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì)。這種方案可充分利用計(jì)算機(jī)資源，用于運(yùn)動(dòng)過(guò)程、運(yùn)動(dòng)軌跡都比較復(fù)雜，且精度、柔性比較強(qiáng)的機(jī)器和設(shè)備。由于光刻機(jī)對(duì)于精度的要求特別高，因此本系統(tǒng)采用了PC+PMAC開(kāi)放式多軸運(yùn)動(dòng)控制器的控制方式。即將PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡插入PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)插槽中作實(shí)時(shí)控制，而PC機(jī)作為人機(jī)界面和系統(tǒng)管理的上位機(jī)。
1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
1.1 PMAC結(jié)構(gòu)與原理
　　PMAC是一種開(kāi)放式可編程多軸運(yùn)動(dòng)控制器，它采用 Motorola DSP 56001 數(shù)字信號(hào)處理2器作為 CPU ，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。PMAC 適應(yīng)多種硬件操作平臺(tái) ，具有 PC、STD、VME、PCI、104 總線及串口脫機(jī)運(yùn)行的功能，方便用戶選用適合自己的主機(jī)。PMAC 適用于所有電動(dòng)機(jī) ，包括普通的交（直）流電動(dòng)機(jī)、交（直）流伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直線電動(dòng)機(jī)等，對(duì)不同電動(dòng)機(jī) ，PMAC可提供相應(yīng)的控制信號(hào)。
PMAC能夠支持多達(dá)256個(gè)運(yùn)動(dòng)程序。任意坐標(biāo)系在任何時(shí)候都可以執(zhí)行這些程序中的任意一個(gè)，即使另外的坐標(biāo)系正在執(zhí)行同樣的程序。PMAC能夠同時(shí)執(zhí)行和該卡上坐標(biāo)系數(shù)目一樣多的運(yùn)動(dòng)程序。一個(gè)運(yùn)動(dòng)程序能夠?qū)⑷魏我粋€(gè)其它的運(yùn)動(dòng)程序調(diào)用作為子程序，可以帶變?cè)部梢圆粠ё兞俊?/FONT>

圖1 PMAC結(jié)構(gòu)圖

1.2光刻機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及工作原理
　　PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡上的專用CPU與PC機(jī)的CPU構(gòu)成主從式雙CPU控制模式：上位機(jī)PC機(jī)的CPU可以專注于人機(jī)界面、實(shí)時(shí)監(jiān)控和發(fā)送指令等系統(tǒng)管理工作；下位機(jī)PMAC卡上的專用CPU用來(lái)實(shí)時(shí)處理所有運(yùn)動(dòng)控制的細(xì)節(jié)：升降速計(jì)算、行程控制、多軸插補(bǔ)等，無(wú)需占用PC機(jī)資源。
　　同時(shí)PMAC運(yùn)動(dòng)控制卡還提供了功能強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制軟件庫(kù)：C語(yǔ)言運(yùn)動(dòng)庫(kù)、Windows DLL動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)等，能更快、更有效地解決復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題。
　　PMAC卡與PC機(jī)之間有ISA總線和雙端口RAM兩種通訊方式。其中主機(jī)與PMAC卡主要通過(guò)總線通訊，即主機(jī)到指定的地址去PMAC卡。
　　PMAC卡與電機(jī)則主要通過(guò)DPRAM進(jìn)行通信。DPRAM用來(lái)與PMAC進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)和命令通訊。在向PMAC卡寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)通常用于在實(shí)時(shí)狀態(tài)下快速的位置數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)程序信息的重復(fù)下載。在從PMAC卡讀數(shù)據(jù)時(shí)通常用于重復(fù)快速地獲得狀態(tài)信息。比如電機(jī)狀態(tài)，位置，速度，跟隨誤差等的數(shù)據(jù)可不停地更新并被PLC程序或被PMAC自動(dòng)地寫(xiě)入DPRAM。
　　由于通過(guò)DPRAM進(jìn)行的數(shù)據(jù)存取不需要經(jīng)過(guò)通訊口發(fā)送命令和等待響應(yīng)，所以響應(yīng)速度非常快。

圖2光刻機(jī)控制系統(tǒng)硬件圖

2系統(tǒng)的軟件部分
　　PMAC卡本身自帶一個(gè)PEWIN32執(zhí)行軟件，該軟件能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和測(cè)試，創(chuàng)建和管理PMAC應(yīng)用系統(tǒng)，提供用戶終端界面，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，編寫(xiě)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)程序。因此，用戶可以先編寫(xiě)程序，再下載到PMAC卡中運(yùn)行。
　　本文采用了PMAC運(yùn)動(dòng)程序以及PLC程序相結(jié)合的方法。為了使光刻的圖案美觀，清晰，我們用激光器刻以圓點(diǎn)的形式進(jìn)行打點(diǎn)。偶數(shù)行與奇數(shù)行錯(cuò)開(kāi)半個(gè)圓，使每個(gè)圓都互相外切。這樣刻出的圖形才會(huì)更加緊湊，不會(huì)出現(xiàn)漏點(diǎn)情況。
運(yùn)動(dòng)程序部分：
&1
#1->Z #2->Y #4->X
M1->Y: $FFC2, 14, 1
M2->Y: $FFC2, 14, 1
M401->X: $C00D, 0, 24 S
M402->X: $C005, 0, 24, S
OPEN PROGRAM 1 CLEAR
INC
TA200
TS99
F50000
……
PLC程序部分：
&n
bsp; OPEN PLC 1 CLEAR
M1=0
Q6=M401
IF（Q1=0）
Q3=Q6-Q5
IF（Q3>900＊Q9+450）
M2=1
Q9=Q9+1
ELSE
M2=0
ENDIF
Q10=8889
ENDIF
……
3 結(jié)束語(yǔ)
　　本文通過(guò)PMAC卡在光刻機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，介紹了一種運(yùn)動(dòng)程序與PLC程序相結(jié)合的方法，控制光刻機(jī)的運(yùn)動(dòng)。該方法已經(jīng)被某公司的所實(shí)際應(yīng)用，起到了很好的經(jīng)濟(jì)效益。