一种基于运动控制卡的步进电机控制系统步进马达

一种基于运动控制卡的步进电机控制系统

一种基于运动控制卡的步进电机控制系统 2011年12月09日 来源： 摘 要：设计了一种步进电机控制系统。该系统通过运动控制卡产生脉冲和方向信号。用MicrosoftVisualBasic编辑界面程序。调用控制卡中的运动函数库，动态改变脉冲频率，控制电机的转向和转速，从而在开环控制状态下实现对步进电机的控制。既提高了实时性和快速性，又方便实用。 关键词：步进电机；运动控制卡；开环控制1 引言 运动控制系统的上位控制方案一般有单片机系统、专业运动控制PLC、专用控制系统和“PC＋运动控制卡”。采用单片机系统实现运动控制，成本较低，但开发难度较大，周期长。这种方案一般适用于产品批量较大、控制系统功能简单、有单片机系统开发经验的用户。许多品牌的PLC都可选配定位控制模块，有些PLC的CPU单元本身就具有运动控制功能，如松下公司的FP0。这种方案一般适用于运动过程比较简单、运动轨迹固定的设备，如送料器、自动焊机等。专用控制系统一般是针对专用设备或专用行业，比如西门子公司的车床数控系统和铣床数控系统等。“PC＋运动控制卡”的方案随着PC的普及用得越来越多，将是运动控制系统的主要发展趋势。这种方案可充分利用计算机资源，用于运动过程、机械轨迹都比较复杂，而且柔性比较强的机器设备，比如目前很热门的开放式数控系统大多采用这种方案。 本文介绍的控制系统采用的就是“PC＋运动控制卡”方案，这是本文的主要内容。 2 系统组成及硬件介绍 图1示出本系统的硬件组成框图。其中采用德国百格拉三相混合式步进电机(VRDM3910/LHA)及其配套驱动器(D921)。控制卡是成都步进机电有限公司生产的MPC02型运动控制卡。2.1 驱动器面板及其功能设置图2是D921型驱动器的面板配置及功能。功能选择：STEP1、STEP2 设置电机每转步数；　 所有输入信号均为光耦输入。 2.2 运动控制卡的结构 MPC02型运动控制卡的结构如图3所示。 该卡插在PC的PCI扩展槽内使用；MPC02卡完成运动控制的所有细节，包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位信号的检测等。它采用先进的专用控制集成电路，具有梯形及S形升降速度曲线。使用68芯SISC接口，外接线可采用屏蔽线缆，以提高控制卡的抗干扰能力。其信号接口定义如下： 脉冲量信号：脉冲/方向(编号17～28)；编码器反馈(35～52)；光隔电源(29、30)。 开关量信号：限位(55、56、60、61、65、66)；减速(53、54、58、59、63、64)；原点(57、62、67)；伺服使能(9、11、13)；偏差清零(10、12、14)；外部报警(68)；通用输入(31～34)；通用输出(1～8)；光隔电源(15、16)。 3 运动控制系统的软件 3.1 控制卡的软件 在函数库中使用的单位和函数返回值通常约定如下。 3.1.1 单位 1)位移或距离的单位为P(Pulse)，即脉冲数； 2)速度的单位是P/S(Pulse/sec)，即脉冲/秒； 3)加速度和减速度的单位是P/s2(Pulse/s2)，即脉冲/秒2。3.1.2 函数返回值 运动库中的大多数函数是整型函数，它们的返回意义如下： 0 函数执行正确；－1 函数执行错误。 在函数库中使用的函数有如下几种：控制卡和轴设置函数、独立运动和插补运动函数、制动函数、位置和状态的设置及查询函数、I/O口操作函数、错误代码函数和一些其他函数。这些函数实现的运动有如下六种基本类型，如图4所示。 把带有升/降速控制的运动函数称为快速(fast)运动函数，比如fast_pmove、fast_vmove和fast_hmove，把常速运动函数称为常速(con)运动函数，如con_pmove、con_vmove和con_hmove。3.2 软件程序：图5示出控制系统的程序流程。 运动参数设

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