基于ATC+DS的雙CU伺服運(yùn)動(dòng)控制器的

1、引言近年來(lái),隨著制造業(yè)的不斷進(jìn)步,現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)精密化、精確化、高速化、自動(dòng)化發(fā)展的要求越來(lái)越高,傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制器大部分采用8051系列的8位單片機(jī),這種單片機(jī)雖然節(jié)省了開(kāi)發(fā)周期,但缺乏靈活性,且運(yùn)算能力有限,難以勝任高要求運(yùn)作設(shè)備[

1

]

.DSP的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理功能十分強(qiáng)大,即使在很復(fù)雜的控制系統(tǒng)中,其采樣周期也可以取得很小,控制效果可以接近于連續(xù)系統(tǒng).

把DSP與單片機(jī)各自?xún)?yōu)勢(shì)相結(jié)合將是高性能數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì).

本文針對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求,開(kāi)發(fā)了以TI公司的高性能浮點(diǎn)DSP和ATMEL公司的AT89C51為主控芯片的運(yùn)動(dòng)控制器.

它以嵌入式工業(yè)PC作為基本平臺(tái),通過(guò)PCI接口與嵌入式工業(yè)PC協(xié)調(diào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,并以DSP高速運(yùn)動(dòng)控制卡作細(xì)插補(bǔ)和伺服控制的核心,來(lái)對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制,取得了良好的應(yīng)用效果.2、HANUC

CNC2000

i系統(tǒng)

HANUC

CNC2000

i系統(tǒng)控制框圖如圖1所示,系統(tǒng)主要包括嵌入式PC、操作面板、運(yùn)動(dòng)控制模塊、彩顯、輸入/輸出模塊、數(shù)控鍵盤(pán)、DNC模塊幾部分.為實(shí)現(xiàn)高速、高精確度曲面輪廓精加工,必須提高微段輪廓線(xiàn)的解釋執(zhí)行能力和伺服驅(qū)動(dòng)特性,為了保證零件程序的傳送、插補(bǔ)、加減速控制等的連續(xù)處理,

CNC應(yīng)具備足夠高的數(shù)據(jù)處理能力.

但普通的PC機(jī)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中,存在體積大、功耗高、可靠性差等缺點(diǎn).

基于這種情況,

嵌入式工業(yè)微機(jī)———PCl04總線(xiàn)模塊應(yīng)運(yùn)而生.

圖1

HANUC

CNC2000i數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本系統(tǒng)的嵌入式PC采用Intel80486處理器,內(nèi)置32M緩存,MS

-

DOS操作系統(tǒng).

與傳統(tǒng)的工業(yè)PC相比,其32M緩存保證了數(shù)控系統(tǒng)加工時(shí)的快速性和精確性.

因?yàn)?在加工的時(shí)候,緩存內(nèi)的數(shù)據(jù)段直接和后續(xù)的譯碼程序相關(guān)聯(lián),所以緩存的容量越大,所存儲(chǔ)的程序越多,執(zhí)行起來(lái)也越快,并且還能進(jìn)行小線(xiàn)段插補(bǔ),充分保證了加工的精確度.

與其相連的DNC模塊可通過(guò)RS232接口與上位機(jī)通信,使得整個(gè)系統(tǒng)具有良好的開(kāi)放性.運(yùn)動(dòng)控制模塊是本系統(tǒng)的核心,它以智能功率模塊為開(kāi)關(guān)器件,以TMSLF2407

+AT89C51為硬件控制核心,采用空間矢量控制方法.

它發(fā)出控制命令給伺服放大器,伺服放大器得到信號(hào)后發(fā)出指令控制交流永磁伺服電機(jī),編碼器將實(shí)際工作情況通過(guò)伺服放大器返回給運(yùn)動(dòng)控制模塊,這種閉環(huán)控制模式充分保證了加工精確度.

通過(guò)正、負(fù)限位開(kāi)關(guān)防止“飛車(chē)”、失控等危險(xiǎn)事故發(fā)生.

交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示.

圖2

交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖甩

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莫與世由董單朽處玉理嫌器漏完雄成相所部