| 作者：杭州電子科技大學(xué)自動化學(xué)院 王妹芳 摘 要：(CAMC—IP是韓國AXT公司開發(fā)的二軸運動控制電路,詳細介紹CAMC—IP的主要功能、特點及其內(nèi)部結(jié)構(gòu),簡要介紹以CAMC—IP為核。的基于PCI總線運動控制卡的設(shè)計。 關(guān)鍵詞：CAMC一IP;運動控制;PCI總線;應(yīng)用;設(shè)計 1 引言 CAMC—IP是韓國AXT公司生產(chǎn)的一款用于二軸運動控制的電路,它利用脈沖輸出改變速度和移動量．可以對步進電機和伺服電機進行精確的位置控制、速度控制和線性,圓弧插補驅(qū)動等;它還具有多軸同步功能,可以利用同步協(xié)調(diào)控制多個軸;它的中斷功能可提高系統(tǒng)的反應(yīng)性能。另外,它的輸入,輸出信號均為數(shù)字信號,如果是從模擬傳感器反饋的信號。則需要通過模,數(shù)轉(zhuǎn)換之后再到達該電路的輸入端。它的數(shù)據(jù)總線可以根據(jù)實際需要進行選擇．可以是8位或16位。 2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能 圖1是CAMC—IP的功能結(jié)構(gòu)框圖,它包括X軸和Y軸的插補和控制等。該電路內(nèi)部由主機接口、寄存器組、計數(shù),比較器、脈沖發(fā)生器等功能模塊組成。其中主機接口主要連接數(shù)據(jù)信號和控制信號：脈沖發(fā)生器則作為脈沖的輸出信號源,它的輸出有二種：脈沖和方向、PWM信號和參考時鐘的二分頻脈沖。  圖2示出該電路的引腳排列,它共有。128個引腳,封裝形式為128QFP。表1列出該電路部分引腳的功能。   3 主要功能和特征 (1)電源電壓：+3.3 V;
(2)輸入信號的最高電平：+5 V;
(3)輸出的最高脈沖頻率為4．096 Mp／s;
(4)獨立的2軸驅(qū)動：一塊電路可以成功地控制2軸的電機運動,并且功能完全相同;
(5)多種加速/減速控制：每個軸都可以進行S曲線、梯形加速和減速控制,且每個軸加速和減速的速率都可以單獨設(shè)置;
(6)插補功能：該電路具有線性插補、圓弧插補和位模式插補功能。其中,2軸線性插補和圓弧插補的坐標(biāo)范圍都是一2147 483 647~+2 147 483 647,在整個指定的插補范圍內(nèi),插補精度是0．5 LSB;
(7)運行模式：支持10種運行模式,分別為連續(xù)運行、信息查詢、零點回歸、脈沖預(yù)設(shè)置、傳感器檢測、線性插補、圓弧插補、位模式插補和MPG運行模式;
(8)多軸同步：該電路具有同步信號輸入引腳．當(dāng)要求多個電路以共同的時序進行同步工作時�？梢允乖撘_連接同一個輸入信號：當(dāng)沒有同步要求時此引腳可以不工作：
(9)限位停止：它對電機的正向,反向運轉(zhuǎn)都有獨立停止,減速限制信號,限制停止信號的有效狀態(tài)可以由軟件來設(shè)置：
(10)數(shù)據(jù)的錯誤判斷：通過設(shè)置寄存器,如果數(shù)據(jù)中有錯誤或者在電機預(yù)執(zhí)行時有錯誤,電機都會立即停止運轉(zhuǎn)：
(11)過范圍檢測功能：將內(nèi)部計數(shù)器和外部計數(shù)器的差值范圍寫到過范圍檢測的數(shù)據(jù)寄存器中,如果它們之間的差值大于預(yù)先設(shè)定的范圍,那么電機就應(yīng)該立即停止或者減速運轉(zhuǎn)：
(12)循環(huán)計算功能：擁有內(nèi)部,外部循環(huán)計數(shù)和兩個32位寄存器,用于設(shè)定計數(shù)范圍。該功能可以使計數(shù)器在其設(shè)定的計數(shù)范圍內(nèi)無限制循環(huán)計數(shù);
(13)對減速停止工作模式的增強：當(dāng)電機正在運轉(zhuǎn)時．執(zhí)行減速停止命令時可以在減速后使電機停止運轉(zhuǎn)．或者使電機恒速運轉(zhuǎn);
(14)軟件限位的設(shè)置功能：根據(jù)內(nèi)部／外部計數(shù)器的值來設(shè)定比較數(shù)據(jù),特定的位置可以由軟件來限制：
(15)輸入,輸出信號：每個軸有12個輸入信號用于驅(qū)動過程中位移和速度的變化,同時也有12個輸出信號．輸出信號在不同的模式之下具有不同的用途。 4 應(yīng)用 利用該運動控制電路可以設(shè)計出高性能和高精度的運動控制器或者運動控制卡．滿足當(dāng)前先進制造技術(shù)的發(fā)展。一個完整運動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示．先將控制命令寫入計算機,計算機就會發(fā)出相應(yīng)的運動指令給運動控制器,然后運動控制器再將脈沖和方向輸出給控制執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動器．同時還包括信息的反饋環(huán)節(jié),構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)。  運動控制卡的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。  它利用。PCI總線實現(xiàn)計算機與控制卡之間的信息傳遞,其中PCI采用高度綜合化的局部總線結(jié)構(gòu),具有高性能和高吞吐量．并且可同時支持多組外圍設(shè)備,同時可提供32位或64位數(shù)據(jù)寬度。這里,筆者采用32位數(shù)據(jù)寬度,可提供最大132 MB／s的數(shù)據(jù)傳輸率。另外．以運動控制電路CAMC—IP為核心,每個軸分別由脈沖信號,通用I／O信號及報警、限位等信號來控制。 其中PCI接口模塊利用PCI9052型接口電路來完成．它的主要信號有地址、數(shù)據(jù)多路復(fù)用的輸入／輸出信號、總線命令和字節(jié)使能多路復(fù)用信號、奇偶校驗信號、幀周期信號、主(從)設(shè)備準(zhǔn)備好信號、停止數(shù)據(jù)傳送信號、初始化設(shè)備選擇信號、設(shè)備選擇信號、數(shù)據(jù)奇偶校驗錯誤報告信號、系統(tǒng)錯誤報告信號、時鐘輸入信號、復(fù)位信號、中斷信號和鎖定信號。 上位機通過PCI總線把命令寫入運動控制電路,運動控制電路接收到上位機的指令后,給驅(qū)動器發(fā)出控制脈沖來完成各種運動控制。其控制過程可以分為指令控制模式過程和運動參數(shù)的讀出過程。首先將緩沖參數(shù)地址寫入運動參數(shù)．接著將緩沖的命令地址寫入寄存器地址,當(dāng)所有的運動參數(shù)都寫入后就可以寫入開始運動命令．使電路產(chǎn)生脈沖：首先讀出的是運動參數(shù)的地址(也就是寄存器地址)．然后再讀出運動參數(shù)值。 5 結(jié)束語 先進制造技術(shù)的發(fā)展對機電設(shè)備的運動控制提出了新的要求,要求實現(xiàn)高速度和高精度的位置伺服或軌跡跟蹤控制,以獲得控制系統(tǒng)的高精度和高效率．而運動控制電路在其中充當(dāng)著主要的作用。本文介紹的CAMC—IP是一款功能強大的運動控制電路．具有良好的二軸控制性能及插補功能�？墒拐麄�系統(tǒng)獲得較好的工作性能。 |
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