凹版印刷機干燥測試平臺運動控制卡選型

常見的機電控制系統(tǒng)多為微機負責通訊下，微機負責電機驅(qū)動來實現(xiàn)機電系統(tǒng)的控制。運動控制卡是基于PC總線的一種高性能的步進/伺服電機運動控制卡，它可以利用大規(guī)?？删幊唐骷案咝阅芪⑻幚砥鳎ㄈ鏒SP等）實現(xiàn)多個伺服電機多軸的協(xié)調(diào)控制。包括數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、脈沖輸出、脈沖計數(shù)及D/A輸出等功能，它可以發(fā)出高頻率的連續(xù)脈沖串。電機的位置可以通過改變發(fā)出的脈沖數(shù)量來控制，電機的速度可以通過改變發(fā)出的脈沖頻率來控制，脈沖輸出模式有脈沖+方向、正反脈沖這兩種方式?？捎妹}沖計數(shù)作為編碼器的位置反饋，由脈沖數(shù)量來提供機器的準確位置，進而便于糾正在傳動過程中所產(chǎn)生的誤差。數(shù)字輸入、輸出點可用于原點開關(guān)、限位等。庫函數(shù)包括T型、S型加速，多軸聯(lián)動、圓弧插補和直線插補函數(shù)等。把硬件和運動控制的底層軟件集成在一起，可實現(xiàn)伺服電機控制所需要的各種位置和速度控制功能，同時這些功能還可以通過計算機方便地調(diào)用。由于這些特點在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中，如需要定長和定位的位置控制系統(tǒng)以及基于PC機的NC控制系統(tǒng)，已被廣泛應(yīng)用。

一、運動控制卡選型步驟

運動控制卡一般可按照如下步驟來選型：

步：首先需要確定控制卡的總線類型。

一般PC機的總線類型為PCI或ISA總線。PCI總線系統(tǒng)需要有安裝在PCI插槽內(nèi)的PCI控制卡。PCI插槽是當前臺式機主板上面帶有較多數(shù)量的插槽類型。ISA總線即工業(yè)標準體系結(jié)構(gòu)是IBM公司為PC/AT電腦而制定的總線標準。

第二步：確定運動的軸數(shù)。一般單卡可控制兩軸，如果運動需要使用四軸以上的多卡控制則需要考慮各軸間的聯(lián)動關(guān)系。

第三步：確定系統(tǒng)的性能要求。需要確定比如圓弧、直線、連續(xù)插補以及輸出脈沖和是否需要模擬量控制等。

第四步：確定是否處理模擬量。標準運動控制卡沒有模擬量處理的功能，系統(tǒng)如果想具備處理模擬量的功能，就需要配合帶有模擬量處理功能的輔助卡。通過以上四個步驟就可以確定所選控制卡的類型。此外，通常情況下還可以參照一個這樣的約定，即PC機在Windows的環(huán)境下，一般選用PCI、USB以及ISA卡。本課題項目擬實現(xiàn)與LabVIEW開發(fā)平臺的無縫結(jié)合，即通過LabVIEW的開發(fā)平臺測試軟件來實現(xiàn)定位控制和數(shù)據(jù)采集的控制。因此選用的控制卡在滿足一般選型要求的同時還必須支持LabVIEW開發(fā)環(huán)境。同時為了能和手提電腦結(jié)合以便于操作和現(xiàn)場控制調(diào)試，選用USB接口的運動控制卡會更好。

二、控制卡與電機驅(qū)動主要匹配參數(shù)

1、控制脈沖的種類

控制脈沖信號是控制電機驅(qū)動器的，不同類型的脈沖信號控制電機驅(qū)動器的方式不同，當控制脈沖類型與控制電機的驅(qū)動不相匹配時可能不能正常地驅(qū)動電機。電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，不受負載變化的影響[31]。常用的控制脈沖有正反轉(zhuǎn)控制脈沖與脈沖加方向這兩種類型。正反轉(zhuǎn)控制脈沖(CW/CCW)是雙脈沖的控制方式。兩根線都作為脈沖信號輸出線，CW是正轉(zhuǎn)脈沖信號，CCW是反轉(zhuǎn)脈沖信號，通常兩信號的相位差為90度，通過相位的超前或滯后來控制旋轉(zhuǎn)方向，而脈沖數(shù)量決定電機的轉(zhuǎn)動角度。脈沖加方向信號(CP/DIR)是單脈沖的控制方式，脈沖信號決定電機的轉(zhuǎn)動角度，而方信號是電平信號，如需要正轉(zhuǎn)就加高電平，需要反轉(zhuǎn)就加低電平。當電機向一個方向運轉(zhuǎn)時，控制信號只用保持原有的電平不需改變。這兩種類型脈沖控制均可以控制電機的運轉(zhuǎn)，如果要作控制系統(tǒng)的話，用方向脈沖控制方式會簡單些，但是具體選用哪種控制脈沖形式主要依據(jù)驅(qū)動器，一般所有的電機驅(qū)動器都支持脈沖加方向控制信號，有些低端的驅(qū)動器不一定均支持CW/CCW類型控制脈沖信號。作為差分信號的CW/CCW抗干擾能力與傳輸距離方面的性能更高。

2、源極與漏極的選擇

源型是設(shè)備需自帶供電電源，具有輸入驅(qū)動源與輸出點具有電源。源型輸入是模塊對外電路提供電源，即輸入端子電流的方向是由模塊內(nèi)部流出。漏型是設(shè)備沒有自帶供電電源，需要外部給輸入點的驅(qū)動提供電源。漏型輸入的輸入端子電流方向是從外部流入模塊的，輸出的是無源的觸點信號。一般是幾個輸入點公用同一COM點，由于源型設(shè)備有自帶的驅(qū)動電源，因此在接線時只需把輸入點和com點短接即可。而漏型需要外接的電源才可以驅(qū)動輸入。使用光電開關(guān)輸入時，需要正確的選擇源型及漏型輸入。光電開關(guān)若為PNP形式，則應(yīng)選擇源型輸入；若為NPN形式時，則需選擇漏型輸入，否則不能匹配。

3、控制卡型號的確定

※、控制卡型號初選

阿爾泰USB1020是USB總線的漏型四軸伺服/步進電機運動控制卡，它以高頻率脈沖串形式輸出，控制伺服/步進電機的運動。可選擇輸出脈沖模式：CP/DIR，CW/CCW，該卡能控制所發(fā)出的脈沖個數(shù)（電機轉(zhuǎn)角）、脈沖頻率（電機速度）及脈沖頻率變化率（電機加速度）；USB接口即插即用，且每軸獨立控制互不影響；與LabVIEW開發(fā)平臺源代碼實現(xiàn)無縫連接。

※、運動控制卡性能分析驗證

測試平臺由于要實現(xiàn)定位會盡量提高脈沖分辨率，因此需要發(fā)送高速脈沖。USB1020運動控制卡輸出脈沖范圍為1-4MPPS，輸出速度精度在正負0.1%以下；一倍頻時驅(qū)動速度為范圍可達1-8000PPs；同時可以在驅(qū)動中改變輸出脈沖數(shù)和驅(qū)動速度；同時還具備位置計數(shù)器和比較寄存器來實現(xiàn)脈沖控制，因此針對本項目傳動速度不高的特點，此運動控制卡能很好地滿足項目控制需求。http://kuikui520.cn