基于PC104总线与MCX314As芯片的运动控制器设计.pptx

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1、基于PC104总线与MCX314As芯片的运动控制器设计——梁伟林主要内容：第一章绪论第二章运动控制器整体的功能设计第三章运动控制器的硬件设计第四章运动控制器的软件系统设计第五章运动控制器软硬件整体调试第一章绪论1.1课题研究背景一、数控技术的发展现状和趋势在我国，数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为三个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“

2、九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。进入20世纪90年代以后，受通用微机技术飞速发展的影响，数控技术正朝着以PC机为基础，向着开放化、智能化、图形化等方面进一步发展。第一章绪论PC-NC架构数控系统第一章绪论1.1.2运动控制器及其研究现状定义：所谓运动控制器是通过对电机驱动的执行机构进行运动控制，以实现预定运动轨迹目标的装置。第一章绪论运动控制器在国外发展现状：目前，开放式数控系统的研究得到了世界各主要工业国家的重视和支持，国外影响较大的研究计划有美国的

3、NGC(TheNextGenerationWork-station/MachineController)和OMAC(OpenModularArchitectureController)计划，欧洲的OSACA(OpenSystemArchitectureforControlwithinAutomationSystem，自动化系统中控制器的开放式体系结构)计划，以及日本的OSEC(OpenSystemEnvironmentforController)计划。这些模式方法总起来说都采用了闭环控制，具有高速、高精度、高可靠性和高安

4、全性的特点，同时在控制系统的软硬件上具有良好的开放性。第一章绪论运动控制器在国内发展现状：近年来，随着工业PC机的快速发展，可靠性大为提高，以工业PC机为核心的控制系统己经被工业控制领域所接受。在机床控制领域，采用工业PC机，发展通用化的数控系统，己成为国际研究的热点，符合数控技术发展的潮流。同时，围绕工业PC机开发的运动控制器及其应用也越来越多。国内部分数控系统厂商采用PC+NC的方式，构建适合于需要的运动控制系统，如北京机床研究所的中华系列，沈阳计算所的“蓝天”系列，华中科技大学的“华中”系列、“航天”系列等。第一章

5、绪论运动控制器常见的控制方案：1.基于单片机系统的控制器主要以MCS-51,MCS-96等为代表的单片机为核心。这种控制卡控制方式比较灵活，成本比较低。但采用的元器件较多，可靠性低、软硬件设计工作量大，而且控制算法单一，运算及处理速度比较慢。2.基于PC的SOFT型控制器它是指CNC的全部功能处理工作都由PC进行，并通过装在PC扩展槽中的接口卡对伺服驱动进行控制。用户在Windows平台上，开发完成数控系统中所有的实时任务和非实时任务，如编译、解释和插补等。这是一种最新开放体系结构的数控系统，它提供给用户最大的选择和灵活

6、性，它的CNC软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口。但由于CNC制造商不愿放弃多年积累的专有技术，加上Windows操作系统本质上是非实时系统，对于高速数控领域等，强实时性要求严格的系统，这种结构不能很好地满足要求。第一章绪论3.基于通用DSP或FPGA的控制器这类控制卡采用DSP或FPGA作为板上的核心控制芯片，具有很普遍应用。由DSP或FPGA完成控制的功能（脉冲和方向信号的输出、编码器反馈和限位等信号的检测等），提高处理速度。比如像深圳固高的GT-800系列通用运动控

7、制器。但是，由于底层DSP处理器上的插补等运算，通信接口等都要开发者实现，开发难度相对大。4.基于专用运动控制芯片的控制器这类控制卡采用专用运动控制芯片作为板上的核心处理器。运动控制芯片是为精密控制步进电机和伺服电机而设计的专用处理器。运动控制芯片带有插补算法，能够完成大部分运动控制，大大简化了运动控制系统的软硬件结构和开发工作。芯片厂家提供的文档资料充分，技术支持良好，降低了开发难度，有利于快速开发。这种芯片运用广泛，主要有PMD公司的Magellan系列、Navigator系列，日本NOVA公司的芯片等，可选择的种类

8、较多。第一章绪论本课题研究的意义：大力发展先进的制造技术已经成为世界各国最重要的技术战略之一，先进制造技术已经是国际竞争和产品革新的一种重要手段。数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络、柔性化、集成化的集成。数控装备的技术水平是一个国家工业现代化水平的高低和综合国力的强弱的显著标志。运动控制器在数控系