關於電機控制系統研究管理論文

關於電機控制系統研究管理論文

　　摘要：設計了一種步進電機控制系統。該系統透過運動控制卡產生脈衝和方向訊號。用MicrosoftVisualBasic編輯介面程式。呼叫控制卡中的運動函式庫，動態改變脈衝頻率，控制電機的轉向和轉速，從而在開環控制狀態下實現對步進電機的控制。既提高了實時性和快速性，又方便實用。

　　關鍵詞：步進電機；運動控制卡；開環控制

　　1、引言

　　運動控制系統的上位控制方案一般有微控制器系統、專業運動控制PLC、專用控制系統和“PC＋運動控制卡”。採用微控制器系統實現運動控制，成本較低，但開發難度較大，週期長。這種方案一般適用於產品批次較大、控制系統功能簡單、有微控制器系統開發經驗的使用者。許多品牌的PLC都可選配定位控制模組，有些PLC的CPU單元本身就具有運動控制功能，如松下公司的FP0。這種方案一般適用於運動過程比較簡單、運動軌跡固定的裝置，如送料器、自動焊機等。專用控制系統一般是針對專用裝置或專用行業，比如西門子公司的車床數控系統和銑床數控系統等。“PC＋運動控制卡”的方案隨著PC的普及用得越來越多，將是運動控制系統的主要發展趨勢。這種方案可充分利用計算機資源，用於運動過程、機械軌跡都比較複雜，而且柔性比較強的'機器裝置，比如目前很熱門的開放式數控系統大多采用這種方案。

　　本文介紹的控制系統採用的就是“PC＋運動控制卡”方案，這是本文的主要內容。

　　2、系統組成及硬體介紹

　　圖1示出本系統的硬體組成框圖。其中採用德國百格拉三相混合式步進電機(VRDM3910/LHA)及其配套驅動器(D921)。控制卡是成都步進機電有限公司生產的MPC02型運動控制卡。

　　2.1驅動器面板及其功能設定

　　圖2是D921型驅動器的面板配置及功能。

　　功能選擇：STEP1、STEP2設定電機每轉步數；

　　所有輸入訊號均為光耦輸入。

　　2.2運動控制卡的結構

　　MPC02型運動控制卡的結構如圖3所示。

　　該卡插在PC的PCI擴充套件槽內使用；MPC02卡完成運動控制的所有細節，包括脈衝和方向訊號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位訊號的檢測等。它採用先進的專用控制積體電路，具有梯形及S形升降速度曲線。使用68芯SISC介面，外接線可採用遮蔽線纜，以提高控制卡的抗干擾能力。其訊號介面定義如下：

　　脈衝量訊號：脈衝/方向(編號17～28)；編碼器反饋(35～52)；光隔電源(29、30)。

　　開關量訊號：限位(55、56、60、61、65、66)；減速(53、54、58、59、63、64)；原點(57、62、67)；伺服使能(9、11、13)；偏差清零(10、12、14)；外部報警(68)；通用輸入(31～34)；通用輸出(1～8)；光隔電源(15、16)。

　　3、運動控制系統的軟體

　　3.1控制卡的軟體

　　在函式庫中使用的單位和函式返回值通常約定如下。

　　3.1.1單位

　　1)位移或距離的單位為P(Pulse)，即脈衝數；

　　2)速度的單位是P/S(Pulse/sec)，即脈衝/秒；

　　3)加速度和減速度的單位是P/s2(Pulse/s2)，即脈衝/秒2。

　　3.1.2函式返回值

　　運動庫中的大多數函式是整型函式，它們的返回意義如下：

　　0函式執行正確；－1函式執行錯誤。

　　在函式庫中使用的函式有如下幾種：控制卡和軸設定函式、獨立運動和插補運動函式、制動函式、位置和狀態的設定及查詢函式、I/O口操作函式、錯誤程式碼函式和一些其他函式。這些函式實現的運動有如下六種基本型別，如圖4所示。

　　把帶有升/降速控制的運動函式稱為快速(fast)運動函式，比如fast_pmove、fast_vmove和fast_hmove，把常速運動函式稱為常速(con)運動函式，如con_pmove、con_vmove和con_hmove。

　　3.2軟體程式：

　　運動引數設定包括軸號、初速度、最高速度、加速度和移動距離等；運動控制程式包括急停、緩停、清零、常速和快速等；控制效果顯示包括位置和速度等。程式如下：

　　4、結束語

　　以專用運動控制電路為主控的運動控制卡的運動控制功能由硬體電路實現，整合度高，可靠性比較好。它只需從微機接收控制命令，然後自己完成與運動有關的控制，幾乎不佔用微機的CPU時間，使用非常方便，不僅可以大大縮短研製和開發週期，而且還能實現更完善的運動控制系統，能夠滿足對步進電機的控制要求。