引言

隨著PC（Personal Computer）的發(fā)展和普及，采用PC+運(yùn)動控制卡作為上位控制將是運(yùn)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(jì)算機(jī)資源，用于運(yùn)動過程、運(yùn)動軌跡都比較復(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(yùn)動控制器的控制方式。即將PMAC運(yùn)動控制卡插入PC機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)插槽中作實(shí)時控制，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是一種開放式可編程多軸運(yùn)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(jī)運(yùn)行的功能，方便用戶選用適合自己的主機(jī)。PMAC 適用于所有電動機(jī) ，包括普通的交（直）流電動機(jī)、交（直）流伺服電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、直線電動機(jī)等，對不同電動機(jī)，PMAC可提供相應(yīng)的控制信號。

PMAC能夠支持多達(dá)256個運(yùn)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(yùn)動程序。一個運(yùn)動程序能夠?qū)⑷魏我粋€其它的運(yùn)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(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及工作原理

PMAC運(yùn)動控制卡上的專用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用來實(shí)時處理所有運(yùn)動控制的細(xì)節(jié)：升降速計(jì)算、行程控制、多軸插補(bǔ)等，無需占用PC機(jī)資源。

同時PMAC運(yùn)動控制卡還提供了功能強(qiáng)大的運(yùn)動控制軟件庫：C語言運(yùn)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(yùn)動控制問題。

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DPRAM進(jìn)行通信。DPRAM用來與PMAC進(jìn)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(shí)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(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自動地寫入DPRAM。

由于通過DPRAM進(jìn)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?？?。



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PEWIN32執(zhí)行軟件，該軟件能對系統(tǒng)進(jìn)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(yùn)動程序。因此，用戶可以先編寫程序，再下載到PMAC卡中運(yùn)行。

本文采用了PMAC運(yùn)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(diǎn)的形式進(jìn)行打點(diǎn)。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(diǎn)情況。

運(yùn)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(jié)束語

本文通過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)動程序與PLC程序相結(jié)合的方法，控制光刻機(jī)的運(yùn)動。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。