步进电机数字控制系统设计

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1、万方数据第13卷第2期2009年3月电机与控制学报ELECTRICMACHINESANDCONTROLV01．13No．2Mar．2009步进电机数字控制系统设计荣盘祥1一，何志军2(1．哈尔滨工业大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001；2．哈尔滨理工大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150080)摘要：针对部分低成本数字控制系统，在满足控制精确度的前提下，采用相对低端的元器件，研制了一种经济型数控系统。此数控系统使用PC机作为上位机，用可编程计数器／定时器8253、可编程外围接口芯片8255构建轴卡。实验结果表明，此系统可对步进电机实现高精确度控制。基于这种方式搭建的数控系

2、统，开发难度小、开发时间短、经济成本低，可用于控制教学及部分工业应用。关键词：步进电机；ISA总线；PCI总线；数控系统中图分类号：TP23文献标识码：A文章编号：1007—449X(2009)02—0272—04DesignofnumericalcontrolsystemforsteppermotorRONGPan．xian91'-．HEZhi-jun2(1．SchoolofAutomation，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China；2．SchoolofAutomation，HaerbinUniversityofS

3、cienceandTechnology，Harbin150080，China)Abstract：AccordingtosomeoflOWcostnumericalcontrolsystems，inordertomeetthedemandofcon—trolprecision，thispaperhasputforwardtoestablishaneconomicalnumericalcontrolsystemusingtherelativelow—endelectroniccomponents．ThissystemadoptedPCashostcomputer．Theaxi

4、scardwasconstructedbyserveralparts：programmablecounter，timer8253andprogrammablelogicperipheralin—terfacechip8255．Theexperimentalresultsshowthatthissystemcanrealizethehighprecisioncontrolofsteppingmotor．Thenumericalcontrolsystemwhichisputupbasedonthismodehasanumberofadvan—tages，suchaslessd

5、ifficultyfordevelopment，shortertimefordesignandlowercost．Itcanbeusedincontrolteachingandsomeindustrialapplications．Keywords：steppermotor；ISAbus；PCIbus；NCsystem1引言由于对控制精确度、响应时间的高度追求，很多数控系统在设计轴卡的时候大量的引入DSP、ARM等高速CPU进行数据处理。但是对于控制精确度和响应时间要求相对不高的实验和工业用数控系统，采用DSP、ARM等高速CPU，在轴卡硬件、控制软件的设计上，开发周期长、

6、设计难度高，在总体时间成本和经济成本上，性价比都显得比较低。为此，本文详细介绍了一种经济型数控系统的搭建。此数控系统，在满足了所需指标的情况下，轴卡设计尽量采用低端元器件，使得硬件电路的设计变得相对简单，软件开发难度大幅度下降，从而大量节省了时间成本和经济成本。在数控系统中，电机是控制系统的控制终端，所有的控制工作的最终目的都是为了控制电机的转速和方向。由于不同的数控系统需要实现的目的不同，本文主要介绍轴卡设计和软件设计。收稿日期：2008一iI—18基金项目：黑龙江省博士后基金项目；哈／g,滨市科技攻关项目(2007AAICG077—4)作者简介：荣盘祥(1965一)，

7、博士后，教授，研究方向为智能控制；何志军(1983一)，硕士研究生，研究方向为智能控制。万方数据第2期步进电机数字控制系统设计2732系统设计2．1总体设计方案以PC机为数控系统的信息处理核心，设计一块以可编程计数器／定时器8253和可编程外围接口芯片8255为主体的轴卡，配合PC机的控制软件，实现对步进电机转速和方向的控制以及对限位信息的读取。设计方案结构如图1所示。苫l固网嫉荡碉苌I步进电利厂吨掣盏警嘲鳐隔橱P离÷图1系统总体设计方案Fig．1TheprogrammeofNCsystem由图1可知，这种经济型数控平台的硬件