[發明專利]一種控制系統集成測試裝置

無效

• 申請號: 200710171206.0
• 申請日: 2007-11-28
• 公開（公告）號: CN101169659A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 陳銳
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及一種控制系統集成測試裝置，尤其涉及一種使用復雜嵌入式系統的控制系統集成測試裝置。

背景技術

NI(美國國家儀器公司)的工控產品使用實時操作系統(RT)來進行伺服控制，用戶可以通過Labview編寫相應的控制程序。實時操作系統需要花費較多的時間去維護系統的運行，從而降低伺服系統的控制性能(采樣頻率較難提高)，雖然使用了高性能的處理器作為RT的控制器，但RT對于一些外部設備的處理存在缺陷，從而影響了系統采樣頻率的提高。Labview作為通用測試平臺軟件，為用戶提供了各種方便的測試模塊。由于Labview所具有的通用性，所以限制了它在某些專業領域的深入，例如在光刻機中高速高精的機電控制相關的測試。

在嵌入式系統(包括DSP、單片機和PPC等)的開發中，由于沒有一種可視化的調試界面，所以集成和維護工作較為困難。

由于開發環境和不同系統的個體差異，要開發一套嵌入式系統通用的集成測試平臺較為困難。

NI的工控產品，采用通用的外圍設備接口，如16或者18位的A/D接口板、16位的D/A接口板以及一些通用數字I/O板等等，另外，使用的運動控制卡只能滿足普通電機的控制，如大部分機電產品中電機+編碼器的控制方式，其控制算法固定，較難擴展。

對于類似光刻機中這種高速高精度的運動控制系統，其電機與傳感器的組合形式多種多樣，NI通用的外圍接口往往很難滿足要求，所以需要具有高性能接口的裝置來進行控制系統的集成和測試，另外為了保證高性能的控制，對于運動控制卡的控制算法也具有較高的要求，所以控制卡除了需要具有較高的性能，同時還需要采用開放式的結構，能根據需求更新控制算法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于高性能運動控制系統的輔助開發、集成和調試的裝置，通過該裝置可以對類似光刻機中的高速高精度工作臺進行快速控制原型的開發以及硬件在環仿真，同時本裝置還能參與這類工作臺的集成、調試以及運行過程中的狀態監控，最大程度的保證設計與實現的一致性。

為了達到上述目的，本發明提供一種控制系統集成測試裝置，該控制系統集成測試裝置包括：控制器、運動控制卡、多功能數字模擬接口板、接線端子、第一電源模塊、第二電源模塊和主背板。該控制器與該運動控制卡相連接；該多功能數字模擬接口板與該運動控制卡相連接；該多功能數字模擬接口板和接線端子之間通過主背板上的現場總線相連接；該第一電源模塊為該多功能數字模擬接口和接線端子提供電源；該第二電源模塊為該控制器和運動控制卡提供電源。

該控制器可以使用PPC。該控制器上可以有VME接口和網口，該VME接口連接該運動控制卡。該運動控制卡上可以有高速串行通訊口(HSSL)和RS485接口。

該控制系統集成測試裝置還可以包括可分離的前置模塊。該可分離的前置模塊包括：副多功能數字模擬接口板、副接線端子、副電源模塊和副背板。該副多功能數字模擬接口板與該運動控制卡相連接；該多功能數字模擬接口和副接線端子之間通過副背板上的現場總線相連接。

該控制器可以與上一級系統進行任務信息的交互。

該運動控制卡可以與外接終端連接，該外接系統可以在該控制器不參與工作的情況下運行軟件實現對單個運動部件的集成調試和在線維護。該運動控制卡與外接終端的連接，可以通過串口線，也可以通過網線，還可以通過USB信號線。

該控制系統集成測試裝置配置了可視化界面。

該控制系統集成測試裝置配置了數學計算模塊，能夠進行信號處理，該信號處理可以包括頻譜分析、功率譜分析、相關度分析、伺服系統傳遞函數分析。

該控制系統集成測試裝置配置了控制算法單元，該控制算法可以包括PID控制(比例微分積分控制)、低通濾波、陷波濾波、超前滯后濾波。

本發明的控制系統集成測試裝置使用復雜嵌入式系統的集成，可以方便擴展系統的功能，利用可視化界面輔助進行系統的集成工作。本裝置可實現多軸的運動控制功能，并且根據需要還可以進一步擴展，滿足更多軸的需要。根據系統的特點，對于多軸控制，本裝置可達到2.5kHz以上的采樣頻率，而對于單軸控制，那么采樣頻率能達到10kHz。對于目標對象，本裝置能與主系統進行同時控制，利用備用通道方便的進行系統的故障診斷、參數標定和維護工作。根據數字化的被控對象模型，可對系統進行各種極限情況下的仿真測試。

附圖說明

圖1為控制系統集成測試裝置外形圖；

圖2為可拆分的前置模塊外形圖；

圖3為控制系統集成測試裝置軟件平臺結構圖；

圖4為控制系統集成測試裝置新組件的開發流程圖；