基于LM628的數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與研究.pdf

1、基于PC和Windows操作系統(tǒng)的開放式數(shù)控系統(tǒng)(Open CNC)是當(dāng)前數(shù)控技術(shù)的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向。目前市場上已出現(xiàn)了各種具有高速、高精度伺服控制卡的開放式數(shù)控系統(tǒng),但價(jià)格比較昂貴。因此,開發(fā)一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的運(yùn)動(dòng)控制器軟硬件系統(tǒng)對中小型數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。
　　 本課題針對軸數(shù)不太多的中小型數(shù)控系統(tǒng),開發(fā)了一種基于LM628的簡易運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。它由上位機(jī)和下位機(jī)兩部分組成:以Windows操作系統(tǒng)為平臺的PC機(jī)作上位機(jī)

2、；以8位單片機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制專用芯片LM628為核心的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器作下位機(jī)。
　　 本系統(tǒng)采用Visual C++設(shè)計(jì)上位機(jī)管理系統(tǒng)軟件,單片機(jī)和PC機(jī)制訂統(tǒng)一的RS232通信協(xié)議,應(yīng)用實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)和C51語言編程技巧等關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了硬件初始化、位置伺服控制、常規(guī)I/O管理、定時(shí)中斷、兩軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制器與IPC的通信、上位機(jī)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的狀況等功能。
　　 下位機(jī)運(yùn)動(dòng)控制器以P89C668為主處理器,對LM

3、628傳送控制指令或從其讀取電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)位置伺服控制。設(shè)計(jì)的主要硬件電路包括:單片機(jī)與LM628的接口電路、譯碼電路、LM628與12位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的接口電路、定時(shí)中斷電路、編碼器脈沖差分接收電路、時(shí)鐘電路、使能報(bào)警電路、常規(guī)I/O電路、串口通訊電路、四軸擴(kuò)展電路等。LM628接收碼盤反饋信號,通過內(nèi)嵌的PID算法,以數(shù)字形式給出控制量,經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)化為模擬控制信號給伺服放大器,進(jìn)而控制電機(jī)運(yùn)行。這種設(shè)計(jì)減少了電路元器件,部

4、分控制算法由硬件完成,從而減輕了主處理器單片機(jī)的控制及實(shí)時(shí)計(jì)算任務(wù),提高了系統(tǒng)的可靠性,且采樣頻率達(dá)341us,控制精度較高,具有較高的性價(jià)比。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要,作者用松下公司的交流伺服電動(dòng)機(jī)MDMA082A1C和驅(qū)動(dòng)器MDDA083A1A,調(diào)整PID控制器參數(shù),進(jìn)行電機(jī)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。
　　 而且,運(yùn)動(dòng)控制器接收完上位機(jī)IPC傳送來的全部已編譯數(shù)控代碼后,能脫離IPC獨(dú)立完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)。所以,本文開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)既可以應(yīng)用于數(shù)控機(jī)