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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(fù)雜，且精度、柔性比較強的機器和設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)

    1.1 PMAC結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)如圖1所示。PMAC 適應(yīng)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(yīng)的控制信號。

    PMAC能夠支持多達256個運動程序。任意坐標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(jié)構(gòu)圖

    1.2光刻機控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及工作原理

    PMAC運動控制卡上的專用CPU與PC機的CPU構(gòu)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(xì)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(fù)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(zhuǎn)程序信息的重復(fù)下載。在從PMAC卡讀數(shù)據(jù)時通常用于重復(fù)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(yīng)，所以響應(yīng)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(yīng)用系統(tǒng)，提供用戶終端界面，設(shè)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(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：

    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

    本文通過PMAC卡在光刻機控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用，介紹了一種運動程序與PLC程序相結(jié)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(yīng)用，起到了很好的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1]北京元茂興設(shè)備技術(shù)有限責(zé)任公司.PMAC用戶指南

[2]北京元茂興設(shè)備技術(shù)有限責(zé)任公司.PMAC軟件說明