一種基于運(yùn)動(dòng)控制卡的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)

1、一種基于運(yùn)動(dòng)控制卡的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)        摘 要：設(shè)計(jì)了一種步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過運(yùn)動(dòng)控制卡產(chǎn)生脈沖和方向信號(hào)。用MicrosoftVisualBasic編輯界面程序。調(diào)用控制卡中的運(yùn)動(dòng)函數(shù)庫，動(dòng)態(tài)改變脈沖頻率，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，從而在開環(huán)控制狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制。既提高了實(shí)時(shí)性和快速性，又方便實(shí)用。    關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)；運(yùn)動(dòng)控制卡；開環(huán)控制A Step-motor Control system based on Motion Control-cardZh

2、ou Zhi-ming (Chinese German College of Tongji University,Shanghai 200092,China)    Abstract:A control system of step-motor is designed.In the system signals of pulse and directon are produced through control-card.The interface program is edited using Visual Basic Language,through

3、 using movement function library in controlcard and altering pulse frequency dynamicly,the direction and the velocity of the motor are controlled to realize the control to step-motor in opening loop state.It not only can enhance the real time property and the speediness property,but also is convenie

4、nt and useful.     Keywords:step-motor;movement control-card;opening loop control 1 引言     運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的上位控制方案一般有單片機(jī)系統(tǒng)、專業(yè)運(yùn)動(dòng)控制PLC、專用控制系統(tǒng)和“PC運(yùn)動(dòng)控制卡”。采用單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制，成本較低，但開發(fā)難度較大，周期長。這種方案一般適用于產(chǎn)品批量較大、控制系統(tǒng)功能簡單、有單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的用戶。許多品牌的PLC都可選配定位控制模塊，有些PLC的CPU單元本身就具有運(yùn)動(dòng)控制功能，如松下

5、公司的FP0。這種方案一般適用于運(yùn)動(dòng)過程比較簡單、運(yùn)動(dòng)軌跡固定的設(shè)備，如送料器、自動(dòng)焊機(jī)等。專用控制系統(tǒng)一般是針對(duì)專用設(shè)備或?qū)Ｓ眯袠I(yè)，比如西門子公司的車床數(shù)控系統(tǒng)和銑床數(shù)控系統(tǒng)等?！癙C運(yùn)動(dòng)控制卡”的方案隨著PC的普及用得越來越多，將是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的主要發(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(dòng)過程、機(jī)械軌跡都比較復(fù)雜，而且柔性比較強(qiáng)的機(jī)器設(shè)備，比如目前很熱門的開放式數(shù)控系統(tǒng)大多采用這種方案。     本文介紹的控制系統(tǒng)采用的就是“PC運(yùn)動(dòng)控制卡”方案，這是本文的主要內(nèi)容。 2 系統(tǒng)組成及硬件介紹   

6、60; 圖1示出本系統(tǒng)的硬件組成框圖。其中采用德國百格拉三相混合式步進(jìn)電機(jī)(VRDM3910/LHA)及其配套驅(qū)動(dòng)器(D921)?？刂瓶ㄊ浅啥疾竭M(jìn)機(jī)電有限公司生產(chǎn)的MPC02型運(yùn)動(dòng)控制卡。  2.1 驅(qū)動(dòng)器面板及其功能設(shè)置    圖2是D921型驅(qū)動(dòng)器的面板配置及功能。 功能選擇：STEP1、STEP2  設(shè)置電機(jī)每轉(zhuǎn)步數(shù)；    所有輸入信號(hào)均為光耦輸入。 2.2 運(yùn)動(dòng)控制卡的結(jié)構(gòu)     MPC02型運(yùn)動(dòng)控制卡的結(jié)構(gòu)如圖3所示。  

7、   該卡插在PC的PCI擴(kuò)展槽內(nèi)使用；MPC02卡完成運(yùn)動(dòng)控制的所有細(xì)節(jié)，包括脈沖和方向信號(hào)的輸出、自動(dòng)升降速的處理、原點(diǎn)和限位信號(hào)的檢測等。它采用先進(jìn)的專用控制集成電路，具有梯形及S形升降速度曲線。使用68芯SISC接口，外接線可采用屏蔽線纜，以提高控制卡的抗干擾能力。其信號(hào)接口定義如下：     脈沖量信號(hào)：脈沖/方向(編號(hào)1728)；編碼器反饋(3552)；光隔電源(29、30)。     開關(guān)量信號(hào)：限位(55、56、60、61、65、66)；減速(53、54、58、59、63、64)

8、；原點(diǎn)(57、62、67)；伺服使能(9、11、13)；偏差清零(10、12、14)；外部報(bào)警(68)；通用輸入(3134)；通用輸出(18)；光隔電源(15、16)。 3 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件 3.1 控制卡的軟件      把帶有升/降速控制的運(yùn)動(dòng)函數(shù)稱為快速(fast)運(yùn)動(dòng)函數(shù)，比如fast_pmove、fast_vmove和fast_hmove，把常速運(yùn)動(dòng)函數(shù)稱為常速(con)運(yùn)動(dòng)函數(shù)，如con_pmove、con_vmove和con_hmove。3.2 軟件程序：     圖5示出控制系統(tǒng)的程序流程。     運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)定包括軸號(hào)、初速度、最高速度、加速度和移動(dòng)距離等；運(yùn)動(dòng)控制程序包括急停、緩?fù)?、清零、常速和快速等；控制效果顯示包括位置和速度等。程序如下： 4 結(jié)束語     以專用運(yùn)動(dòng)控制電路為主控的運(yùn)動(dòng)控制卡的運(yùn)動(dòng)控制功能由硬件電路實(shí)現(xiàn)，集成度高，可靠性比較好。它只需從微機(jī)接收控制命令，然后自己完成與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的控制，幾乎不占用微機(jī)的CPU時(shí)間，使用非常方便，不僅可以大大縮短研制和開發(fā)周期，而且還能實(shí)現(xiàn)更