机电一体化五运动控制系统硬件设计

第五章运动控制系统硬件设计1运动控制系统的硬件组成伺服电机传动系统机械系统驱动器反馈传感器主控制器运动控制器PC+运动控制卡可编程控制器嵌入式控制器数控专用模板2运动控制系统的硬件组成PC+运动控制卡-----基于计算机标准总线的运动控制器工业PC机与个人PC的区别1）变主板为通用的底版总线插座板2）模块化插件板，如CPU板、I/O板、A/D、D/A板等。3）电源改为工业电源4）机箱密封，并采用正压送风5）配有工业应用软件3运动控制卡这种运动控制器大都采用dsp或微机芯片作为cpu，可完成运动规划、高速实时插补、伺服滤波控制和伺服驱动、外部i/o之间的标准化通用接口功能，同时随控制器还提供功能强大的运动控制软件库:ｃ语言运动函数库、windowsdll动态链接库等，可供用户根据不同的需求，在dos或windows等平台下自行开发应用软件，组成各种控制系统。美国DeltaTau的PMAC英国翠欧德Trio美国Galil中国固高运动控制系统的硬件组成PC+运动控制卡-----基于计算机标准总线的运动控制器4运动控制系统的硬件组成PMAC运动控制卡PMAC（programmablemulti－axescontroller）是美国DeltaTau公司九十年代推出的开放式多轴运动控制器，它提供运动控制、离散控制、内务处理、同主机的交互等数控的基本功能。

PMAC运动控制卡采用motorola公司的高性能数字信号处理器DSP为CPU,双端口RAM与上位机通讯5（1）与不同伺服系统的连接：伺服接口有模拟式和数字式两种，能连接模拟、数字伺服驱动器，交、直流、直流无刷伺服电机伺服驱动器及步进电机驱动器。（2）与不同检测元件的连接：测速发电机、光电编码器、光栅、旋转变压器等。（3）PLC功能的实现：内装式软件化的PLC，使用类似basic的程序，可扩展到2048点I／O。（4）界面功能的实现：按用户的需求定制。（5）与IPC的通讯：PMAC提供了三种通讯手段——串行方式、并行方式和双口RAM方式。采用双口RAM方式可使PMAC与IPC进行高速通信，串行方式能使PMAC脱机运行。（6）CNC系统的配置：PMAC以计算机标准插卡的形式与计算机系统共同构成CNC系统，它可以用PC－XT＆AT，VME，STD32或者PCI总线形式与计算机相连。运动控制系统的硬件组成PMAC运动控制卡6嵌入式控制器----如：基于ARM+DSP该控制器将嵌入式CPU与专用运动控制芯片相结合，将运动控制功能以功能模块的方式嵌入到ARM主控板的架构，把不需要的设备裁减掉，既兼顾功能又节省成本。

运动控制系统的硬件组成7实例1：视觉伺服机械手捕捉运动目标系统硬件实现系统硬件组成：机器人本体，伺服控制部分，视觉处理子系统、主控计算机。8系统总体结构-----硬件控制结构开放式机器人系统以工业PC为基础，深圳固高科技有限公司的GT系列运动控制器，型号为GT-400-SV-ISA-G。电机选用YASKAWA的SGMAH型电机，额定转速为3000r/min，带有13bit增量型光电编码器。SGDM型伺服放大器.9型号为GT-400-SV-ISA-G。该控制器可以同步控制四个运动轴，实现多轴协调运动。提供标准的ISA总线和PCI总线，运动控制器提供C语言函数库和Windows动态连接库，实现复杂的控制功能。深圳固高公司的GT系列运动控制器1011系统总体结构-----机械本体12系统总体结构13电气控制柜主电路设计:

控制回路部分接线图主回路部分接线图

14SGDM型伺服放大器可以分为电气部分、CN1接口以及CN2接口等三部分。电气部分包括伺服电机的主电路、控制电路等。控制电路包括启动/停止、急停、报警等功能。在CN1接口中，接收由主控制计算机中的GT运动控制卡发出的控制电机速度的电压信号，同时，接受传感器的限位信号、发送报警、准备好等I/O信号。CN2接口负责接收光电编码器的串行反馈信号，并经转化后通过CN1接口发送给GT运动控制卡。15速度控制模式下CN1口外围典型接线16光电编码器等位置检测反馈部分的总接线图如下图所示：17输入端口内部电路原理图如下图所示：V-REF端口内部电路原理图如下图所示：18集电极开路型输出端