基于DSP运动控制器的实时多任务开放式数控系统.docx

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基于DSP运动控制器的实时多任务开放式数控系统

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0前言

开放式数控系统具有可扩展性、可移植性、可互换性的特点。现已成为CNC系统的发展趋势。具有改进哈佛结构(havardstructure)的DSP使CNC系统的软硬件资源得以最大限度的利用。与冯.诺依曼结构相比,哈佛结构的程序和数据具有独立的存储空间,改进的结构使数据总线和程序总线之间有局部的交叉连接,这使程序的提取、数据读写和DMA存取可以并行地进行。

1系统的软硬件组成

1.1硬件

交流伺服系统是一个典型的速度闭环系统,伺服驱动器从主控制系统接受电压变化范围为-Ui～Ui的速度指令信号。电压从-Ui变化到Ui的过程中,伺服电机可实现从反转最高速度变化到零,然后再变化到正转最高速度。带位置环的全数字式交流伺服系统,不仅可以进行位置的闭环控制,还使得交流伺服电机可以像步进电机一样易于控制,上位控制器可以是CNC、PLC或者直接是Compuer等。交流伺服系统的位置环、速度环和电流环都集成在伺服驱动器内部。伺服电机都带有高精度的光电编码器,给伺服驱动器提供高精度的速度和位置反馈信号。在本系统中的信浓伺服驱动器就可以直接返回编码器信号,同时接受10V的直流电压。因此,此类伺服系统很易于应用于PC机构成的系统中。系统组成由图1所示。

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图1主从式数控系统组成

MCT8000F4型DSP多轴运动控制器通过PC机ISA总线直接与PC机相连接,组成主控制系统。控制器核心芯片为TI公司的TMS320C31。

1.2软件

为了使该系统软件易于维护,具有可重构性、可扩展性,在软件设计中采用模块化设计方法。按CNC系统的实时多任务设计系统软件模块。

图2用MCT8000F4控制器的交流伺服系统

①加工控制,如点动、自动、选择、模拟、辅助加工等。

②加工轨迹跟踪,在界面上将刀具的加工轨迹按实际加工情况显示出来。

③加工信息的动态显示,如加工坐标、数控程序段等。

④用户动作的监控。

⑤信号的监测,对下位机传来的信号进行判定,并给系统相应的指示。

⑥写数据,将上位机的命令与数据传递给下位机,以指挥机床运动。

2系统的软硬件实现

2.1硬件

图2所示为用MCT8000F4控制器控制交流伺服系统。其中,MCT8000F4I/O接口板上的硬件端口定义见表1。

MCT8000F4控制板和MCT8000F4-IO接口板向伺服放大器输出控制信号。编码器检测电机的实际位置并通过ENC反馈给MCT8000F4。MCT8000F4将位置指令与编码器反馈的实际位置信号比较,产生的偏差信号通过DAC输出端子DAC0.1.2输入伺服放大器,从而形成半闭环位置控制系统;通过DAC端子的电压值可调节电机的转速。数字输出信号DO0.1.2用于控制伺服放大器。

系统采用信浓的DOS016b-CB752F交流伺服驱动器。伺服

电机为信浓8CB75-2SE6F。本伺服驱动器有以下特性。

伺服电机的特性参数:

额定功率:750W

额定转矩:24.4kgf.cm

最大转矩:61.0kgf.cm

编码器线数:2000线

电机额定转速:3000min

输入电压:AC200/220v交流市电,单相50/60Hz

控制系统:单相全波整流场效应晶体管脉宽调制系统

速度控制范围:1:1000

额定速度控制电压:10v

内置功能:七段LED显示报警和信号,内置再生电路,电源延迟开启(大约1秒),保护功能(过流,过载,过热,机超速,电源控制出错等)。

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-全文完-

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