凹版印刷機(jī)干燥測(cè)試平臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制卡選型

常見(jiàn)的機(jī)電控制系統(tǒng)多為微機(jī)負(fù)責(zé)通訊下，微機(jī)負(fù)責(zé)電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)的控制。運(yùn)動(dòng)控制卡是基于PC總線的一種高性能的步進(jìn)/伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡，它可以利用大規(guī)模可編程器件及高性能微處理器（如DSP等）實(shí)現(xiàn)多個(gè)伺服電機(jī)多軸的協(xié)調(diào)控制。包括數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、脈沖輸出、脈沖計(jì)數(shù)及D/A輸出等功能，它可以發(fā)出高頻率的連續(xù)脈沖串。電機(jī)的位置可以通過(guò)改變發(fā)出的脈沖數(shù)量來(lái)控制，電機(jī)的速度可以通過(guò)改變發(fā)出的脈沖頻率來(lái)控制，脈沖輸出模式有脈沖+方向、正反脈沖這兩種方式。可用脈沖計(jì)數(shù)作為編碼器的位置反饋，由脈沖數(shù)量來(lái)提供機(jī)器的準(zhǔn)確位置，進(jìn)而便于糾正在傳動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的誤差。數(shù)字輸入、輸出點(diǎn)可用于原點(diǎn)開(kāi)關(guān)、限位等。庫(kù)函數(shù)包括T型、S型加速，多軸聯(lián)動(dòng)、圓弧插補(bǔ)和直線插補(bǔ)函數(shù)等。把硬件和運(yùn)動(dòng)控制的底層軟件集成在一起，可實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)控制所需要的各種位置和速度控制功能，同時(shí)這些功能還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)方便地調(diào)用。由于這些特點(diǎn)在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，如需要定長(zhǎng)和定位的位置控制系統(tǒng)以及基于PC機(jī)的NC控制系統(tǒng)，已被廣泛應(yīng)用。

一、運(yùn)動(dòng)控制卡選型步驟

運(yùn)動(dòng)控制卡一般可按照如下步驟來(lái)選型：

步：首先需要確定控制卡的總線類型。

一般PC機(jī)的總線類型為PCI或ISA總線。PCI總線系統(tǒng)需要有安裝在PCI插槽內(nèi)的PCI控制卡。PCI插槽是當(dāng)前臺(tái)式機(jī)主板上面帶有較多數(shù)量的插槽類型。ISA總線即工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)是IBM公司為PC/AT電腦而制定的總線標(biāo)準(zhǔn)。

第二步：確定運(yùn)動(dòng)的軸數(shù)。一般單卡可控制兩軸，如果運(yùn)動(dòng)需要使用四軸以上的多卡控制則需要考慮各軸間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。

第三步：確定系統(tǒng)的性能要求。需要確定比如圓弧、直線、連續(xù)插補(bǔ)以及輸出脈沖和是否需要模擬量控制等。

第四步：確定是否處理模擬量。標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)控制卡沒(méi)有模擬量處理的功能，系統(tǒng)如果想具備處理模擬量的功能，就需要配合帶有模擬量處理功能的輔助卡。通過(guò)以上四個(gè)步驟就可以確定所選控制卡的類型。此外，通常情況下還可以參照一個(gè)這樣的約定，即PC機(jī)在Windows的環(huán)境下，一般選用PCI、USB以及ISA卡。本課題項(xiàng)目擬實(shí)現(xiàn)與LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)的無(wú)縫結(jié)合，即通過(guò)LabVIEW的開(kāi)發(fā)平臺(tái)測(cè)試軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)定位控制和數(shù)據(jù)采集的控制。因此選用的控制卡在滿足一般選型要求的同時(shí)還必須支持LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境。同時(shí)為了能和手提電腦結(jié)合以便于操作和現(xiàn)場(chǎng)控制調(diào)試，選用USB接口的運(yùn)動(dòng)控制卡會(huì)更好。

二、控制卡與電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要匹配參數(shù)

1、控制脈沖的種類

控制脈沖信號(hào)是控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的，不同類型的脈沖信號(hào)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的方式不同，當(dāng)控制脈沖類型與控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)不相匹配時(shí)可能不能正常地驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，不受負(fù)載變化的影響[31]。常用的控制脈沖有正反轉(zhuǎn)控制脈沖與脈沖加方向這兩種類型。正反轉(zhuǎn)控制脈沖(CW/CCW)是雙脈沖的控制方式。兩根線都作為脈沖信號(hào)輸出線，CW是正轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)，CCW是反轉(zhuǎn)脈沖信號(hào)，通常兩信號(hào)的相位差為90度，通過(guò)相位的超前或滯后來(lái)控制旋轉(zhuǎn)方向，而脈沖數(shù)量決定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。脈沖加方向信號(hào)(CP/DIR)是單脈沖的控制方式，脈沖信號(hào)決定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，而方信號(hào)是電平信號(hào)，如需要正轉(zhuǎn)就加高電平，需要反轉(zhuǎn)就加低電平。當(dāng)電機(jī)向一個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制信號(hào)只用保持原有的電平不需改變。這兩種類型脈沖控制均可以控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，如果要作控制系統(tǒng)的話，用方向脈沖控制方式會(huì)簡(jiǎn)單些，但是具體選用哪種控制脈沖形式主要依據(jù)驅(qū)動(dòng)器，一般所有的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器都支持脈沖加方向控制信號(hào)，有些低端的驅(qū)動(dòng)器不一定均支持CW/CCW類型控制脈沖信號(hào)。作為差分信號(hào)的CW/CCW抗干擾能力與傳輸距離方面的性能更高。

2、源極與漏極的選擇

源型是設(shè)備需自帶供電電源，具有輸入驅(qū)動(dòng)源與輸出點(diǎn)具有電源。源型輸入是模塊對(duì)外電路提供電源，即輸入端子電流的方向是由模塊內(nèi)部流出。漏型是設(shè)備沒(méi)有自帶供電電源，需要外部給輸入點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)提供電源。漏型輸入的輸入端子電流方向是從外部流入模塊的，輸出的是無(wú)源的觸點(diǎn)信號(hào)。一般是幾個(gè)輸入點(diǎn)公用同一COM點(diǎn)，由于源型設(shè)備有自帶的驅(qū)動(dòng)電源，因此在接線時(shí)只需把輸入點(diǎn)和com點(diǎn)短接即可。而漏型需要外接的電源才可以驅(qū)動(dòng)輸入。使用光電開(kāi)關(guān)輸入時(shí)，需要正確的選擇源型及漏型輸入。光電開(kāi)關(guān)若為PNP形式，則應(yīng)選擇源型輸入；若為NPN形式時(shí)，則需選擇漏型輸入，否則不能匹配。

3、控制卡型號(hào)的確定

※、控制卡型號(hào)初選

阿爾泰USB1020是USB總線的漏型四軸伺服/步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡，它以高頻率脈沖串形式輸出，控制伺服/步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。可選擇輸出脈沖模式：CP/DIR，CW/CCW，該卡能控制所發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)（電機(jī)轉(zhuǎn)角）、脈沖頻率（電機(jī)速度）及脈沖頻率變化率（電機(jī)加速度）；USB接口即插即用，且每軸獨(dú)立控制互不影響；與LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)源代碼實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。

※、運(yùn)動(dòng)控制卡性能分析驗(yàn)證

測(cè)試平臺(tái)由于要實(shí)現(xiàn)定位會(huì)盡量提高脈沖分辨率，因此需要發(fā)送高速脈沖。USB1020運(yùn)動(dòng)控制卡輸出脈沖范圍為1-4MPPS，輸出速度精度在正負(fù)0.1%以下；一倍頻時(shí)驅(qū)動(dòng)速度為范圍可達(dá)1-8000PPs；同時(shí)可以在驅(qū)動(dòng)中改變輸出脈沖數(shù)和驅(qū)動(dòng)速度；同時(shí)還具備位置計(jì)數(shù)器和比較寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖控制，因此針對(duì)本項(xiàng)目傳動(dòng)速度不高的特點(diǎn)，此運(yùn)動(dòng)控制卡能很好地滿足項(xiàng)目控制需求。http://m.zgshfp.com