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·数控机床世界·收稿日期:作者简介:徐回忆(!
"#$%),男,助教.
主要研究方向为机电控制.
基于运动控制芯片%&'()*的数控系统设计徐回忆,张杰(河南工业大学电气工程学院,河南郑州!
"###$)摘要:针对当前数控系统速度慢、控制精度等问题,提出以运动控制芯片&'()!
$为核心的车床数控系统设计方法,介绍了该芯片的结构特点及与*+,"'-.
的接口电路,详细介绍了该系统的软件及硬件结构.
关键词:数控系统;&'()!
$;运动控制芯片中图分类号:%&'"(文献标识码:)文章编号:"引言当今,数控系统正在朝着高速度、高精度方向发展,而高速度、高精度要通过数控系统的运算能力来保证.
*/.
以往的数控系统主要是基于单片机和分立数字电路制作的,用以实现译码、插补运算、位置检测信号处理等功能.
+/.
由于器件本身执行速度慢、集成度低,无法提高其速度及精度.
应用012-*!
运动控制芯片,采用硬件插补及速度控制,能够解决上述问题,适应数控系统发展的需要.
芯片简介(*)012-*!
内部原理.
012-*!
可用于数控机床、机器人等领域的运动控制.
-/.
该芯片能与3位或*'位数据总线接口,通过命令、数据和状态等寄存器实现!
轴-联动的位置、速度、加速度等运动控制和实时监控,实现直线、圆弧、位模模式的轨迹插补,输出脉冲频率达!
045.
每轴都有伺服反馈输入端,能独立设置为恒速、线性或6曲线加7减速控制方式,可以通过内部的-+位实际位置寄存器和状态寄存器实现位置闭环控制.
012-*!
的功能框图如图*,它由相同功能的2、8、9和:轴的控制部分和插补计数部分组成.
012-*!
的!
个轴都有相同的功能轴控制模块,该控制模块接收插补模块产生的信号,同时接收外部的输入信号,对其信号进行处理,产生电机驱动信号.
该模块的结构简图如图+所示.
(+)012-*!
工作方式分析.
012-*!
与外部交换数据,主要通过*'位可写寄存器;@ABCDEFGHEEB@IFJBEBKDILMJENOGALFNJLIACNBPQLFR+,-.
)/01,.
#234.
0!
""#第)/卷第#期!
""#年5月16SS;*",>#T:68S指令7数据解释7处理模块插补控制模块HS%直线插补计算模块+轴7-轴圆弧插补模块+轴7-轴位模式插补模块+轴7-轴主轴脉冲中断信号主轴脉冲中断信号主轴脉冲中断信号2轴控制模块8轴控制模块9轴控制模块脉冲隔离2UV2U,8UV8U,9UV9U,:UV:U,2轴H7W8轴H7W9轴H7W主轴脉冲中断信号:轴控制模块:轴H7W中断信号发生器HS%S中断信号发生器图轴控制模块简图0,.
121.
34.
5"#6%&$指令7数据指令执行模块外部信号操作X2UUX2U0Y0%UY0%0HSUW6)Y)H#'+12-0-$+)-2%007)%0,A'*>7+I/1'70+7)#.
#%+7)0#0')07'+D#C/JK!
"#寄存器用来进行各轴设定和命令寄存,以及复位命令设定.
某些命令在写入!
"#之前,必须写入!
"$和!
"%.
(与,-.
/(01的接口.
数控系统采用,-.
/(01为控制器,'()&*+的时钟频率由外部提供,可以采用'()&*+默认的*$'23频率作为时钟信号.
图&为,-.
/(01与'()&*+的接口图的数据4#54%直接由,-.
/(01提供,,#5,&由,-.
/(01的6*7#56*71提供,片选由6*口的高+位经过译码提供.
!
系统硬件电路设计(*)系统原理如图+所示.
数控系统由,-.
/(01、00、&18字节",'及&189:;'等组成.
,-.
/(01提供'()&*+的数据总线,中断端口及控制总线.
扩展.
*00用来提供.
$键盘输入控制.
并扩展&18的9:;'用来存储用户的加工程序及系统设置参数.
扩展的&18的",'用来支持字模及图形的存储.
电动机驱动脉冲经过差分驱动后由@A>控制板输出;编码器信号、手轮脉冲信号及外部反馈信号经差分接收器输入.
(1)系统程序设计.
系统采用(0*编写系统程序,如图0所示B系统为模块化设计.
程序控制模块的功能包括建立新文件,对原有文件的修改、复制、删除等功能,加工程序保存在&18的">'中采用分页管理,可以根据程序的大小自动扩展地址范围.
对刀模块的功能包括自动对刀和手动对刀,并把刀具参数保存在系统的",'中,该系统支持*1把刀,在机床参数中可以自定义刀具的数量以方便用户选择不同的回转刀架.
在参数模块设计工程中,参照.
#1C的参数设置方法,用户可以根据机床的需要选择不同的机床及系统参数,并把参数保存在扩展的&18的">'的前*8字节,在用户设置完以后,系统将重新启动,并在初始化时装载新的设置参数.
对于其它模块设计,不再一一叙述.
"应用系统采用CD'&1#E1+#点阵液晶显示,全封闭薄膜面板、中文界面、菜单操作;最小设定单位#7##*FF.
通过改变系统参数设置,可以选择步进电动机驱动或交流伺服电动机驱动,系统采用半闭环控制.
采用通用的机床加工指令,具有丰富的补偿机能.
本系统已经通过实际运行,装配在$.
+#车床上工作稳定,具有很好的速度精度及加工精度.
在性能方面比一般数控系统实现很大的改善.
参考文献:G*H张新义,等7经济型数控机床系统设计G'H7北京:机械工业出版社,://+7G1H陈汝全,林水生7实用微机与单片机控制技术G'H7电子科技大学出版社,*///7G&H叶佩青,等7'()&*+运动控制芯片与数控系统设计G'H7北京:北京航空航天大学出版社,1##17图A系统软件结构图B$%CA23#'"+#1D'@.
,"2',*-'*,"!
$.
%,.
+图9'&18",'驱动单元00按键.
$光电隔离输入C'-外部驱动位置反馈系统界面程序对刀工作方式通讯参数自动对刀手动对刀回参考点手动自动单步立即执行接收发送设置新文件修改文件复制文件删除文件程序程序机床数据机床数据机床参数系统参数*&#免费论文查重:http://free.
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