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运动控制是现代自动控制的一个重要分支,它在工业生产、日常生活、国防科技等领域中发挥着十分重要的作用。近年来,随着电力电子技术以及微电子技术的迅速发展,对于运动控制系统的研究正朝着微型化、智能化、通用化的方向发展。采用开放式运动控制体系结构的运动控制系统将成为今后运动控制系统的主流趋势。本文结合“MW级风力发电机组PLC控制系统国产化”项目,针对基于PC的开放式通用运动控制器对工作环境要求高、浪费PC资源、维护麻烦以及可靠性无法保障等缺点,实现了一种基于嵌入式PLC的软运动控制器。将软运动控制器应用于嵌入式PLC中,使用软件实现原来硬件控制器所完成的实时控制功能,通过简单的调用软件块来实现复杂的运动控制,通过修改配置文件可以配置为转速或者定位调节器。支持上层软件的用户定制,支持运动控制策略(算法)的用户定制。系统采用可移植的软、硬件设计。运动控制器的硬件平台为自主实现的嵌入式PLC,PLC采用模块化结构,PLC模块根据具体功能的不同分为CPU模块、数字信号I/O模块、模拟信号I/O模块、电源模块、CAN模块、光纤模块等。软件采用模块分层架构,算法模块实现于系统软件层,基于IEC61131-3国际工业标准编写了开放给客户二次开发的运动控制函数库。嵌入式操作系统选用实时多任务VxWorks系统,实现了一种通过变量名或者标准地址即可进行数据交互的标准数据接口,以简化上层客户二次开发的工作量和开发代码。分析并设计了多种控制结构以满足位置、速度不同的控制需求,实现了数字PID、电子齿轮模式以及直线、二次正弦、正弦-直线三种不同的插补模式等控制方式供用户选择。将该运动控制器应用于大型风机变桨控制系统,实现了运动控制器在兆瓦级风机变桨控制系统上的二次开发,并进行了实验,实验结果符合风机的控制要求,证明了本课题方案切实可行。同时本系统作为开放式的通用控制平台,可以扩展到工业控制的其他领域,具有非常重要的现实意义。