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数控机床硬件设计

时间:2017-03-24 22:52来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
1.运动控制卡 运动控制卡是一种上位控制单元,可以控制伺服电机,是基于PC总线,利用高性能微处理器(如DSP)及大规模可编程器件实现多个伺服电机的多轴协调控制的一种高性能的步进/伺服电机运动控制卡包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出

1.运动控制卡

运动控制卡是一种上位控制单元,可以控制伺服电机,是基于PC总线,利用高性能微处理器(如DSP)及大规模可编程器件实现多个伺服电机的多轴协调控制的一种高性能的步进/伺服电机运动控制卡包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能,它可以发出连续的、高频率的脉冲串,通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度,改变发出脉冲的数量来控制电机的位置,它的脉冲输出模式包括脉冲/方向、脉冲/脉冲方式。脉冲计数可用于编码器的位置反馈,提供机器准确的位置,纠正传动过程中产生的误差。数字输入/输出点可用于语限位、原点开关等。产品广泛应用于工业自动化控制领域中需要精确定位、定长的位置控制系统和基于PC的NC控制系统。具体就是将实现运动控制的底层软件和硬件集成在一起,使其具有伺服电机控制所需的各种速度、位置控制功能。这些功能能通过计算机方便地调用。 本文来自www.eadianqi.com

运动控制卡不仅要发送脉冲给电机驱动器,同时接受伺服电机编码器反馈的脉冲数,还接受光栅尺反馈信号,进而控制伺服电机的转速。伺服驱动器既要与运动控制卡有数据线连接,其本身还要连接插座电源。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

如果你的运动控制卡时比较好的卡,伺服刷新率可以达到要求,可以把编码器反馈直接接到运动控制卡,形成一个整体的闭环。若对对精度有很高的要求可以用双闭环,运动控制卡就是根据要求x-y平台运行的位置,控制电机运动到准确的位置。

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2.PC总线 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

现有的放开式数控系统实现方案主要采用PC机和数控系统结合的方法,PC机作为上位机实现较为复杂的网络通信,人机交互等功能,数控系统作为下位机将上位机输入的运行参数经过处理交给执行部件执行,同时将检测系统的反馈信息上传给上位机实现实时监控,各个模块之间协调工作互不干扰,给系统升级带来了方便。

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放开式系统动态控制器的核心是DSP,它具有运算速度快,支持复杂运动算法的特点,可以满足高精度运动控制的要求,因此,以DSP为核心的多轴动态控制卡越来越广泛地应用在运动控制系统中,将多轴动态控制卡插在PC机扩展槽上,就可以组成高精度运动控制系统,位置反馈信号的采集、闭环控制计算及控制量的输出均由动态控制卡完成,极大的提高了运算速度和控制响应速度,将工控机的资源从烦琐的数据采集和计算中解决出来,从而可以更好的实施整个控制系统的管理。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

3.驱动器

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伺服驱动器是用来控制伺服电机的一种控制器,其作用类似于变频器作用于普通交流马达。目前主流的伺服驱动器均采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心,可以实现比较复杂的控制算法,事项数字化、网络化和智能化。功率器件普遍采用以智能功率模块(IPM)为核心设计的驱动电路,IPM内部集成了驱动电路,同时具有过电压、过电流、过热、欠压等故障检测保护电路,在主回路中还加入软启动电路,以减小启动过程对驱动器的冲击。功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流,得到相应的直流电。经过整流好的三相电或市电,再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。整流单元(AC-DC)主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。 本文来自www.eadianqi.com

伺服驱动器一般可以采用位置、速度和力矩三种控制方式,主要应用于高精度的定位系统,目前是传动技术的高端。编码器(encoder)是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。

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驱动器是一个驱动放大元件,只是把上位机(如运动控制卡)发来的一些信号进行放大,以致使电机可以运转起来。MAC系列运动控制卡是基于总线的电机运动控制卡。采用专用控制芯片为核心器件,输入输出信号均为光电隔离,可与各种类型的步进电机驱动器连接,驱动步进电机,构成高精度位置控制系统或调速系统。可与PC机构成主从式控制结构:PC机负责人机界面的管理和其它管理工作;而控制卡负责运动控制方面的所有细节。用户通过我们提供的动态链接库可方便快速的开发出自己需要的运动控制功能。图1所示为伺服驱动器结构图。

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图1 伺服驱动器结构图 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

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