基于运动控制卡的伺服控制系统开发研究.pdf

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1、基于运动控『制卡的伺服控制系统开发研究一0麓项小东．白国振(上海理工大学机械工程学院，上海200093)SV—PCI运动控制卡构建“PC+运动控制卡”型开放式数控平台，研究其在伺服控制系统中的应用。利用为工具进行二次开发。通过调用运动控制卡提供的运动函数库设计伺服控制系统软件。同时给出编程实关键词：运动控制；伺服控制系统；MFC；运动函数库中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-9492(2010)11—0020—031引言小惯量三相伺服电机。上位控制单元由PC机和运动控制卡一起组成，PC机主要负责信息流和数据流的管理。控

2、制随着我国工业的飞速发展。生产领域的自动化程度也卡插在PC机主板上的PCI插槽内。运动控制卡的连接板越来越高．日益增长的新型制造技术要求数控系统灵活适与驱动器相连，驱动器控制模式采用编码器速度控制，驱应多种自动化解决方案⋯。传统的数字运动控制装置一动器接收到运动控制卡发出的脉冲信号，通过内部电路控般直接采用微机或单片机来实现位置控制，外围电路复制电机运转，并接收电机上的编码器反馈信号调整对电机杂，计算速度慢。近年来，运动控制系统的速度和精度愈来愈高，使得传统的运动控制系统难以取得满意的控制效的控制，如此构成一个半闭环的伺服控制系统。控制系

3、统的构成如图1所示。果。DSP(数字信号处理器)具有运算速度快的特点，支2．2运动控制卡主要功能持复杂的运动算法．可以满足高精度运动控制的要求_3]。运动控制卡负责系统的实时控制。数字式运动控制卡因此。以DSP为核心的多轴运动控制卡越来越广泛地应用以DSP芯片为核心。采用目前流行的FPGA设计结构，用在运动控制系统中。将多轴运动控制卡插在工控机的ISA于控制步进电机和数字伺服电机，实现直线、圆弧插补和或PCI扩展槽上，就可以组成高精度运动控制系统。位置样条函数等运动控制功能。运动控制卡作为电机的上位单反馈信号的采集、闭环控制计算及控制量的

4、输出均由运动控制卡完成，极大地提高了运算速度和控制响应速度，将工控机的资源从繁琐的数据采集和计算中解放出来．从而可以更好地实施整个控制系统的管理。本文主要采用PC+运动控制卡的方式研究伺服控制系统，利用VisualC++语言开发运动控制系统的软件。2控制系统硬件组成2．1硬件设备的组成数控系统的硬件主要由以下几个部分构成：PC机、运动控制卡、伺服驱动器和伺服电机。系统选用的PC机为研华的工控机．性能稳定。运动控制卡为固高公司的GE一400一SV—PCI四轴运动控制卡。伺服驱动器和伺服电机采图1控制系统构成用的是步科ED一430伺服驱动器+

5、60S一0040—30XXX一4LG收稿日期：2010—05—31[二]Ⅱ工业自元，与计算机构成主从式控制结构。计算机主要完成人机交互界面的管理、控制系统的检测。计算机通过接口向运动控制卡发出运动控制指令．包括脉冲和方向信号的输出、原点和限位开关等信号的检测等．并通过该接口获取运动控制器的当前状态和相关控制参数。运动控制器实现轨迹规划、位置控制、主机命令处理和控制器I／O管理。运动控制器与伺服驱动系统通过转接板连接．并通过编码器接口，获得运动位置反馈信息，通过4路脉冲输出接口控制伺服电机实现系统要求的运动[41。控制卡结构及与端子板连接如

6、图2所示。图2控制卡结构及与端子板连接图3控制系统软件设计图3系统程序设计流程3．1运动控制函数库运动控制卡在软件方面提供了丰富的运动控制函数3．2．1初始化运动控制卡库，以满足应用中的各种要求。用户只需根据控制系统的控制系统执行程序的第一步就是初始化运动控制卡．具体要求编制相应的人机界面，并且调用控制卡运动函主要用到的控制函数见表1。数库中的指令函数，就可以开发出满足要求的多轴运动控制系统。运动函数库为单轴及多轴的步进和伺服控制表1控制函数名称及功能提供了许多运动函数比如单轴运动、多轴独立运动和多轴插补运动等等。另外，为了配合运动控制系

7、统的开发，甬数功能说明还提供了一些辅助函数，如中断处理、编码器反馈、间GT_Open()打开运动控制器隙补偿等[sJGTReset()复位运动控制器运动控制器提供运动函数库和Windows动态连接库．C11_LmtSns()设置运动控制器各轴限位开关触发电平将这些控制函数与数控系统所需的数据处理、界面显示和GTHomeSns()设置运动控制器各轴Home信号触发沿用户接口等应用程序模块集成在一起，可建造符合特定应GTEncSnsf)设置运动控制器各轴编码器计数方向GT用要求的数控系统。文中在Windows系统下，利用Visual_Axis

8、On()使能指定控制轴GTC++6．0的MFC以面向对象的方式进行编程。控制卡在_StepDir()设置指定控制轴的脉冲输出方式为“脉冲／方向”方式GT_CloseLp()将指定控制轴设置为闭