基于MPC07运动控制卡的步进电机控制系统研究

M ac hine B

uilding A uto mation,Feb2008,37(1):137～138

基于MPC07运动控制卡的步进电机控制系统研究

张卫星,王春生,沈小强

(苏州工业职业技术学院,江苏苏州215104)

摘　要:阐述了MPC07运动控制卡的工作原理和使用方法;分析了利用V isual Basic语言编程

实现步进电机的多轴运动控制,具有控制方便、运动可靠和开发简单的特点。

关键词:M PC07;步进电机;控制系统;VB

中图分类号:T M301.2 文献标识码:B 文章编号:167125276(2008)0120137202

The Research of Step M otor Con trolli n g System Ba sed on M PC07

Z HANGW ei2xing,WANG Chun2sheng,SHE N Xiao2qiang

(S uzho u I n s titu te o f I ndu stri a l Techno l o gy,Suzho u215104,C h i na)

Abstract:The p ape r i ntr o duce s the theo ry a nd app li ca ti o n o f M PC07m o ti o n co ntr o l ca rd,a nd ana l yze s the co ntr o l o f m o re axe ls m ovem en t of step m o t o r w ith VB,w hi ch ha s the cha ra c te ris ti c s o f co nve ni e nce,re li ab ility a nd be i ng ea s il y exp l o ite d.

Key words:M PC07;step m o t o r;co ntr o lli ng sys tem;VB

0　引言

随着机电一体化的不断发展,现代工业中运动控制系统也随之更新换代,从P LC、单片机、运动控制卡到专业的运动控制单元,控制方法越来越先进,控制策略越来越多,并不断诞生出一代复杂而柔性的设备和机器。

M PC07运动控制卡是基于PC机PC I总线的步进电机或数字式伺服电机的上位控制单元,它与PC机构成主从式控制结构,PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作,MPC07卡完成运动控制的各种细节,譬如每个轴的运动依靠输出脉冲和方向信号、在运动过程中能够自动升降速的处理、以及实现回原点起保护作用的限位开关信号等。每块MPC07卡可控制4轴步进电机或数字式伺服电机,并支持多卡共用以实现多于4个运动轴的控制。该卡是基于FPG A设计,能够提供各种运动控制功能。

用户可根据控制系统的要求编制人机界面,并调用MPC07运动函数库中的指令函数,就可以开发出满足要求而且成本低廉的多轴运动控制系统。

1　MPC07运动控制卡的原理

M PC07配备了功能强大、内容丰富的W indows驱动程序、DLL函数库。MPC07在插补算法和运动函数的执行效率方面采用了更有效的方法,提高了插补精度、插补速度和实时性。M PC07运动函数库用于二次开发,用户用V isual Basic或VC++支持W indows标准32位动态链接库(DLL)调用的开发工具编制所需的用户界面程序,并把它与MPC07运动库链接起来,就可以开发出自己的多轴运动控制系统,例如:数控系统、检测设备、自动生产线等。M PC07的运动函数库能够完成与运动控制有关的复杂细节:升降速计算、行程控制、多轴插补等,这样就可以大大缩短控制系统的开发周期。

MPC07控制卡的运动控制功能主要取决于运动函数库。运动函数库为单轴及多轴的步进或伺服控制提供了许多运动函数:单轴运动、多轴独立运动、多轴插补运动等等。另外,为了配合运动控制系统的开发,还提供了间隙补偿功能。图1为MPC07

控制卡在三轴步进控制系统中的应用。

图1　三轴步进控制系统

2　运动控制系统工作过程

利用M PC07的动态链接库(DLL),开发者可以很快开发出W indows平台下的运动控制系统。MPC07动态链接库是标准的W indows32位动态链接库,选用的开发工具应支持W indows标准的32位DLL调用。

首先进行程序初始化,设置运动参数以及板卡参数,运动参数有各种运动速度、加/减速、升降速类型等,板卡参数有卡的数量、各卡上的轴数等。如果硬件设置错误,软件在运行时发生错误,则调用失败,需重新设置。

步进电机的直线运动:独立运动和插补运动。

独立运动指各控制轴的运动之间没有联动关系,可以是单轴运动,也可以是多轴同时按各自的速度运动。点位运动、连续运动和回原点运动都属于独立运动。

插补运动是指两轴或三轴按照一定的算法进行联动,被控轴同时启动,并同时到达目标位置。插补运动以矢量速度运行,矢量速度分为常矢量速度和梯形矢量速度。

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htt p:∥ZZHD.chinaj ournal .net .cn E 2mail:ZZHD@chainaj ournal .net .cn 《机械制造与自动化》

多轴插补运动(图2)只有线性运动,它们的运动速度由矢量速度决定,

各轴的速度为矢量速度在各轴上的分量。

图2　多轴插补运动

下面一段代码是使两轴以常速度作直线插补:

set_vect or cons peed (2000)设置矢量常速度为2000个脉冲;con 2line2(1,2000,2,2500)轴l 移动2000个脉冲,轴2移动2500个脉冲。

下面一段代码是使两轴以梯形速度作直线插补:

set_vect or p r ofile (500,2000,l000)设置矢量梯形速度:低速为500个脉冲,高速为2000个脉冲,加速度为1000个脉冲;

fast_line2(1,2000,2,4000)轴I 移动2000个脉冲,轴2移动4000个脉冲。

3　程序设计

下面利用VB 编制图1三轴电机的运动,运动参数包

括轴号、初速度、最高速度、加速度和移动距离等,使得三轴能够连续运动、回原点,并能够读取当前轴号、位置和速度。图3为用VB 编制的三轴运动功能框图

。

图3　三轴运动功能框图

部分程序如下:

Op ti on Exp licit

D i m Axes Num A s Long 轴号D i m l ows peed A s Double 初速度D i m highs peed A s Double 最高速度D i m Accel A s Double 加速度D i m D is A s Long 移动距离

′3333333333333333333333333333333333333

该函数对板卡进行设置,可在窗体加载时调用:　Private Functi on Set B oard ()A s I nteger

　D i m R tn A s I nteger

　R tn =aut o_set ()′对板卡进行自动设置　I f R tn <=0Then ′若自动设置错误则返回0 Set B oard =-1 Exit Functi on End I f R tn =init_board I f R tn <0Then Set B oard =-2 Exit Functi on End I f

　Set B oard =0　End Functi on

′3333333333333333333333333333333333333

′读取用户设置的运动参数:

Private Sub GetPara m ()

Axes Num =Val (txt A xes Num.Text )l ows peed =Val (txt L owSpeed .Text )highs peed =Val (txt H ighSpeed .Text )′Accel =Val (txt A ccel .Text )D is =Val (txt D is .Text )′set_maxs peed Axes Num,highs peed

set_cons peed Axes Num,l ows peed ′设置常速运动参数set_p r ofile Axes Num,l ows peed,highs peed,Accel ′设置梯形速

度运动参数

End Sub

读取并显示状态(当前的位置和速度)

Private Sub ti m Getdata_Ti m er ()D i m pos A s Long D i m s peed A s Double

get_abs_pos Axes Num,pos ′读取位置labPos .Cap ti on =pos ′显示位置s peed =get_rate (Axes Num )′读取速度labSpeed .Cap ti on =s peed ′显示速度End Sub

4　结束语

介绍了MPC07运动控制卡的工作原理及其应用,在VB 环境下三轴步进电机的运动,当然,运动控制卡的运动函数库还能够完成与运动控制有关的复杂细节,比如升降速直线插补,梯形速度直线插补等,这样就能够实现更完善的运动控制系统。

参考文献:

[1]彭韬,周学才.基于国产MCT8000运动控制卡的开放式结构

机器人控制系统[J ].制造业自动化,2001,71(7):65267.

[2]王振华,朱国力,郭长旺,等.基于DSP 和CNC 多轴运动控制

器研究[J ].制造业自动化,2000,22(3):10213.

收稿日期:2007-07-06

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