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PLC初学者
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小 发表于 2008-9-16 16:44 只看该作者
基于嵌入式PLC芯片组设计的运动控制器 (上)
摘要：本文介绍了一种应用于圆网印花机控制系统的运动控制器的设计方法，其核心是利用嵌入式PLC芯片组作为主控制器，从控制器采用一片低成本的高速单片机，主从控制器组合设计，实现点动、定位、插补、电子齿轮等运动控制功能。用户可以使用标准梯形图语言进行编程，多个运动控制器通过CAN通讯接口互连，很容易组成多轴联动控制。
关键词：圆网印花机、嵌入式PLC芯片组、梯形图语言、脉冲分频、SPI通讯、运动控制器
圆网印花机是一种印染后处理机电设备，对织物进行上色印花并烘干，其关键部位是印花单元。早期印花采取机械传动控制，印花精度低，机械传动噪音大，使用寿命短。20世纪90年代末，国产圆网印花机开始采用分电机独立传动控制模式，印花精度和速度大为提高。与之配套的控制系统构成方式多种多样，有单片机多机控制、计算机分布式控制、PLC控制及CAN现场总线等控制方式。
黄石市科威自控有限公司运用嵌入式PLC芯片组，生产的EASY-KP3-M0506R型运动控制器是集PLC功能、CAN总线功能于一体的运动控制部件，与步进驱动器或伺服驱动器配套使用，具有对步进电机或伺服电机进行点动、定位、脉冲正反插补、脉冲分频等功能，多个运动控制器通过CAN通讯接口互连，其中一台运动控制器作为主站，接人机界面，实现工艺集中显示、控制和管理，如配备Web服务器还可实现控制系统的远程监控和诊断。
1、
运动控制器功能要求：
· 脉冲输入：最高100KHz差分电平
· 脉冲输出：a、第一路差分输出，与输入脉冲频率相同，用于与其它运动控制器或其它设备进行串极控制。
b、第二路差分输出，频率= 输入脉冲频率/ K，其中4.000 ≤ K < ∞，小数点后有效数字为3位。
· 开关量输入输出：五路DI和6路DO。
· UART0：梯形图监控和下载接口，可接字符屏或人机界面。
· UART1：与其它设备互连或接操作终端。
· CAN：高速网络互连接口，波特率160Kbit/s。
2、
设计方案
主控制器采用嵌入式PLC芯片组，完成开关量输入输出、UART0、UART1、CAN功能。从控制器采用C8051F330单片机，指令运算速度高达25MIPS。从控制器对输入脉冲采样，接受主控制器发送的命令并进行相应的处理，输入脉冲经过分频后，输出相应频率的脉冲，并将有关信息发送给主控制器。主、从控制器之间以SPI接口连接，SPI通讯速率为1Mbit/s，这样有利于提高系统实时性。
3、
硬件总体框图
3．1、主控制器及外围电路框图
3．2、从控制器及外围接口电路框图
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