[發明專利]基于MPC5200的多軸運動控制器及其操作方法

無效

• 申請號: 200710043582.1
• 申請日: 2007-07-09
• 公開（公告）號: CN101086664A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發明（設計）人: 俞濤;王文斌;劉麗蘭;蔡紅霞;朱文華;黃國華;劉錟
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明屬于自動化和先進制造領域，具體涉及一種基于MPC5200微控制器的多軸電機運動控制器及其操作方法。

背景技術

運動控制器是數控機床坐標軸運動控制系統的核心部件，整個機床坐標軸的運動指令都是由運動控制器給出的。目前運動控制器主要存在形式是基于PC標準總線的運動控制器。其在硬件設計上采用板卡設計，并且在連接方式上采用“金手指”與PC機相連，也就是將板卡插到PC標準的如ISA，或者PCI插槽中，這種采用硬連接結構的運動控制器不宜長期工作在環境惡劣的工業現場(有振動、粉塵、油污等)，并且由于只有插在PC標準的插槽中才能工作，因此上位機也只限于PC機。代表性產品有美國Delta?Tau?DataSystem公司推出的PMAC系列運動控制卡與美國Galil公司推出的DMC系列運動控制卡。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能克服上述缺陷的基于MPC5200的多軸運動控制器及其操作方法，它采用串行總線的軟連接方式，使得運動控制卡可以和上位機分離，其易于實現分布式的高性能控制，降低成本，并且大大提高了運動控制器的可靠性、開放性、集成性和配置性。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于MPC5200的多軸運動控制器，包括了MPC5200嵌入式微控制器、外部SDRAM、外部Flash、電可擦除只讀存儲器EEPROM、信號反饋通道及接口、PWM輸出及接口、I/O接口、串行通信接口、CAN接口、RS232接口、USB接口和串行通信配置接口，其特征在于：外部SDRAM、外部FLASH和EEPROM與MPC5200微控制器相連組成運動控制器的核心模塊，提供運動控制器軟件運行的基礎環境；MPC5200微控制器由串行通信接口通過跳線方式配置和上位機進行通信的串行通信協議，通過CAN接口或者RS232接口或者USB接口與上位機之間進行軟連接，進行數控加工數據和指令的傳輸；信號反饋通道及接口對電機編碼器的反饋信號進行整形、計數，并輸入MPC5200微控制器；MPC5200微控制器連接PWM輸出及接口，實現輸出電機運行的具體脈沖數，并對輸出脈沖進行隔離以驅動電機驅動器；MPC5200微控制器連接I/O接口，實現相關的機床輔助的開關量控制。

所述的32位嵌入式微控制器MPC5200具有面對工業的良好擴展能力。其低功耗、處理速度達760MIPS，集成了一個雙精度的浮點單元(FPU)，具有良好擴展能力，并且外部接口可重配置。以減少元器件部件的數量，提高硬件的可靠性和兼容性。

所述的基于MPC5200的多軸運動控制器，由于MPC5200微控制器內部集成可編程串行控制器(PSC，Programmable?Serial?Controller)，其通過PSC控制器來實現串行通信的優化，并可以根據需求配置USB、RS232、CAN等串行通信接口。從而可以根據外界接口的要求進行標準化配置，提高運動控制器的開放性，實現了硬件上的柔性。

所述的基于MPC5200的多軸運動控制器，MPC5200微控制器內系統接口配置單元(SIU，System?Interface?Unit)可以將數據總線配置為8位、16位或32位的寬度。因此運動控制器可以支持數個8位、16位或32位的外圍設備同時連在系統總線上，可以外接8位、16位或32位的FLASH、SDRAM。

所述的基于MPC5200的多軸運動控制器，MPC5200提供了8個通用定時器資源(GPT0～GPT7)，所有的定時器都可以配置成以下任一模式：內部定時器、外部計數器、比較輸出和PWM，除第一種模式以外，每個定時器都有一個I/O口與之對應。MPC5200控制一臺電機需要占用兩個定時器資源，其中一個設置為PWM輸出，采用定脈寬調頻的方式通過高速光耦隔離輸出，驅動電機驅動器；另一個設置為內部定時器，用于控制運動控制器輸出的脈沖個數。MPC5200最多可以控制4臺步進電機或伺服電機。需要說明的是，任何一個GPT被設置成內部定時器后，該通用定時器的復用引腳就可以作為一個通用I/O口使用，MPC5200運動控制器使用這個通用定時器的復用引腳輸出每臺電機的方向控制信號。

所述的基于MPC5200的多軸運動控制器，當對伺服電機進行反饋控制時，可以通過外接定時器的方式，對電機編碼器脈沖進行計數。