PMAC運動控制器在光刻機控制系統(tǒng)中的應用

0 引言
　　隨著PC（Personal Computer）的發(fā)展和普及，采用PC+運動控制卡作為上位控制將是運動控制系統(tǒng)的一個主要發(fā)展趨勢。這種方案可充分利用計算機資源，用于運動過程、運動軌跡都比較復雜，且精度、柔性比較強的機器和設備。由于光刻機對于精度的要求特別高，因此本系統(tǒng)采用了PC+PMAC開放式多軸運動控制器的控制方式。即將PMAC運動控制卡插入PC機的標準插槽中作實時控制，而PC機作為人機界面和系統(tǒng)管理的上位機。
1 系統(tǒng)硬件結構
1.1 PMAC結構與原理
　　PMAC是一種開放式可編程多軸運動控制器 ，它采用 Motorola DSP 56001 數(shù)字信號處理2器作為 CPU ，其結構如圖1所示。PMAC 適應多種硬件操作平臺 ，具有 PC、STD、VME、PCI、104 總線及串口脫機運行的功能 ，方便用戶選用適合自己的主機。PMAC 適用于所有電動機 ，包括普通的交（直）流電動機、交（直）流伺服電動機、步進電動機、直線電動機等 ，對不同電動機 ，PMAC可提供相應的控制信號。
PMAC能夠支持多達256個運動程序。任意坐標系在任何時候都可以執(zhí)行這些程序中的任意一個，即使另外的坐標系正在執(zhí)行同樣的程序。PMAC能夠同時執(zhí)行和該卡上坐標系數(shù)目一樣多的運動程序。一個運動程序能夠?qū)⑷魏我粋€其它的運動程序調(diào)用作為子程序，可以帶變元，也可以不帶變量。

圖1 PMAC結構圖

1.2光刻機控制系統(tǒng)硬件結構及工作原理
　　PMAC運動控制卡上的專用CPU與PC機的CPU構成主從式雙CPU控制模式：上位機PC機的CPU可以專注于人機界面、實時監(jiān)控和發(fā)送指令等系統(tǒng)管理工作；下位機PMAC卡上的專用CPU用來實時處理所有運動控制的細節(jié)：升降速計算、行程控制、多軸插補等，無需占用PC機資源。
　　同時PMAC運動控制卡還提供了功能強大的運動控制軟件庫：C語言運動庫、Windows DLL動態(tài)鏈接庫等，能更快、更有效地解決復雜的運動控制問題。
　　PMAC卡與PC機之間有ISA總線和雙端口RAM兩種通訊方式。其中主機與PMAC卡主要通過總線通訊，即主機到指定的地址去PMAC卡。
　　PMAC卡與電機則主要通過DPRAM進行通信。DPRAM用來與PMAC進行快速的數(shù)據(jù)和命令通訊。在向PMAC卡寫數(shù)據(jù)時通常用于在實時狀態(tài)下快速的位置數(shù)據(jù)和旋轉程序信息的重復下載。在從PMAC卡讀數(shù)據(jù)時通常用于重復快速地獲得狀態(tài)信息。比如電機狀態(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自動地寫入DPRAM。
　　由于通過DPRAM進行的數(shù)據(jù)存取不需要經(jīng)過通訊口發(fā)送命令和等待響應，所以響應速度非常快。

圖2光刻機控制系統(tǒng)硬件圖

2系統(tǒng)的軟件部分
　　PMAC卡本身自帶一個PEWIN32執(zhí)行軟件，該軟件能對系統(tǒng)進行控制和測試，創(chuàng)建和管理PMAC應用系統(tǒng)，提供用戶終端界面，設置系統(tǒng)參數(shù)，編寫系統(tǒng)運動程序。因此，用戶可以先編寫程序，再下載到PMAC卡中運行。
　　本文采用了PMAC運動程序以及PLC程序相結合的方法。為了使光刻的圖案美觀，清晰，我們用激光器刻以圓點的形式進行打點。偶數(shù)行與奇數(shù)行錯開半個圓，使每個圓都互相外切。這樣刻出的圖形才會更加緊湊，不會出現(xiàn)漏點情況。
運動程序部分：
&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 結束語
　　本文通過PMAC卡在光刻機控制系統(tǒng)的實際應用，介紹了一種運動程序與PLC程序相結合的方法，控制光刻機的運動。該方法已經(jīng)被某公司的所實際應用，起到了很好的經(jīng)濟效益。