[實(shí)用新型]一種基于CPCI總線嵌入式交流伺服控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520299898.7
• 申請日: 2015-05-11
• 公開（公告）號: CN204790504U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳孟元;袁學(xué)超
• 申請（專利權(quán)）人: 蕪湖卓源自動(dòng)化技術(shù)有限公司
• 主分類號: G05B19/414
• 分類號: G05B19/414
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種交流伺服控制系統(tǒng)，尤其涉及一種基于CPCI總線嵌入式交流伺服控制裝置。

背景技術(shù)

近年來交流伺服控制系統(tǒng)在航空航天、國防、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的需求急劇增加，許多新的控制算法被應(yīng)用于伺服控制系統(tǒng)中，隨著這些控制算法的日益復(fù)雜，為實(shí)現(xiàn)電機(jī)的實(shí)時(shí)控制，需要在足夠短的時(shí)間內(nèi)完成大量的分析判斷和數(shù)據(jù)處理，傳統(tǒng)的高精度電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制一直是按照控制器和驅(qū)動(dòng)器分離的道路相互獨(dú)立發(fā)展的。傳統(tǒng)的以單一微處理器或?qū)Ｓ眯酒瑸楹诵牡乃欧刂破鞯臄?shù)據(jù)計(jì)算能力有限，很難在處理大量數(shù)據(jù)、復(fù)雜算法時(shí)保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。為了完成大量的復(fù)雜控制運(yùn)算，不斷提高伺服系統(tǒng)的性能，就必須開發(fā)出更高性能的伺服控制器。嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展為工業(yè)過程控制，尤其是對實(shí)時(shí)性和可靠性要求高的對象提供了強(qiáng)有力的控制工具。本文設(shè)計(jì)了一種基于CPCI總線嵌入式交流伺服控制裝置，給出了控制器的設(shè)計(jì)方案。控制器采用目前流行的CPCI總線結(jié)構(gòu)，采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為控制系統(tǒng)軟件平臺。這些技術(shù)的發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)化的控制與驅(qū)動(dòng)一體的電機(jī)控制設(shè)備提供了技術(shù)條件。

目前已經(jīng)有很多廠商根據(jù)“PC+伺服控制卡”的模式開發(fā)出基于各種計(jì)算機(jī)總線的交流伺服控制器，其中使用最多的主要是PCI和VME等總線。國內(nèi)基于CPCI總線的交流伺服控制器領(lǐng)域的開發(fā)較為空白，由于CPCI總線有眾多優(yōu)點(diǎn)，為了進(jìn)一步提高伺服控制系統(tǒng)的性能，適應(yīng)現(xiàn)代伺服系統(tǒng)越來越高的要求，提出了基于CPCI的高性能交流伺服控制系統(tǒng)。因此，選擇合適的總線技術(shù)對系統(tǒng)控制精度非常重要。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型提供了一種基于CPCI總線嵌入式交流伺服控制裝置，該系統(tǒng)適用于生產(chǎn)流水線等各類需要交流伺服電機(jī)多軸聯(lián)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制。

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于CPCI總線嵌入式交流伺服控制裝置，包括：

提供電力的工作電源管理模塊；

用于采集和處理電機(jī)運(yùn)行中控制信號的伺服控制模塊；

用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制算法的高性能CPU卡；

CPCI數(shù)據(jù)總線接口模塊。

優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)還包括高性能CPU卡和通訊網(wǎng)絡(luò)，所述CPU卡采用提供人機(jī)交互界面的VxWork操作系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)的VisualC++語言環(huán)境，負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面的管理、控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控的工作，通過CPCI總線接口實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述伺服控制卡主要負(fù)責(zé)電機(jī)運(yùn)行中控制信號的產(chǎn)生和數(shù)據(jù)的采集和處理，反饋電機(jī)運(yùn)行中的參數(shù)給CPU卡，接收CPU卡的指令進(jìn)行處理后完成電機(jī)的運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)，其中高性能CPU卡與交流伺服控制卡通過CPCI總線進(jìn)行高速的信息交換，能夠達(dá)到對電機(jī)的實(shí)時(shí)控制。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述伺服控制模塊，其主要與功率驅(qū)動(dòng)電路、伺服電機(jī)連接，在控制芯片其上實(shí)現(xiàn)了PWM調(diào)制信號的產(chǎn)生和電機(jī)運(yùn)行參數(shù)的檢測以及上位機(jī)通信功能。

優(yōu)選的，所述CPCI總線擴(kuò)展模塊主要負(fù)載為伺服控制卡和高性能CPU卡之間的通信提供連接橋路，兩部分模塊通過雙口RAM芯片進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)的交互。

優(yōu)選的，所述控制芯片通過上位機(jī)給定的參數(shù)和命令控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述電源管理模塊設(shè)有一塊低壓穩(wěn)壓芯片。

進(jìn)一步優(yōu)選的，作為所述CPU卡操作系統(tǒng)的VxWorks，其采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，具有一個(gè)高性能的操作系統(tǒng)內(nèi)核Wind。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述CPCI數(shù)據(jù)總線接口模塊，該模塊主要由PCI9054和FPGA構(gòu)成，通過利用FPGA的可編程性，可實(shí)現(xiàn)更多的擴(kuò)展功能，協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片PCI9054的作用就是保證本地?cái)?shù)據(jù)采集板卡和主CPU板卡之間的數(shù)據(jù)可以高速準(zhǔn)確地傳輸。

本實(shí)用新型的通信接口采用采用PLX公司生產(chǎn)的CPCI協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片PCI9054，通過VerilogHDL語言在FPGA中產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，完成對數(shù)據(jù)的快速讀寫，從而實(shí)現(xiàn)了與CPCI總線的高速數(shù)據(jù)通信。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型是一種控制與驅(qū)動(dòng)為一體的交流伺服控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了裝置的控制和驅(qū)動(dòng)，CPCI總線使伺服系統(tǒng)具有高控制精度、高可靠性、高密度，適用于生產(chǎn)流水線等各類需要交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制。

附圖說明

圖1是一種基于CPCI總線嵌入式交流伺服控制裝置總體框圖；

圖2是一種基于CPCI總線的交流伺服控制卡的總體結(jié)構(gòu)圖；

圖3是CPCI數(shù)據(jù)總線接口的設(shè)計(jì)框圖。

具體實(shí)施方式