论文研究-基于HMI和ARM的经济型数控系统的设计 .pdf

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基于HMI和ARM的经济型数控系统的设计,石学雷,郑力新,本文推出了一款HMI ARM 运动控制芯片数控系统,设计了以ARM和HMI取代了PC机,以运动控制芯片取代运动控制卡的新型结构,适合于普通机��
中国科技论文在线 下位机 接收程序设计 对的数据帧采用中断接收的方式,接收完成之后判断该核所要求的动作, 对于执行时间较短的控制命令可放在中断中完成,而其他动作则只在中断中完成数据转存与 置标志位,处理则在主程序中完成,主程序流程图如下,实践证明,这种设计是可行的。 初始化 恢复现场 主程序 数据转存,置标志位 否 服务子稈序 >25m 串口中断 <25ms 判断指令 是 保存现场 回复上位机 回复上位机 接收数据 通过 失败 CRC校验 图主程序流程图 按照 协议,消息帧完成前的停顿时间不能超过个字符,实际陈应用中一般默 认为个字符,因此在接收上位机数据程序中便以此作为判断帧是否完成的依据,进入串口 中断后即以査询方式接收数据,如果两个字符的间隔时间超过最大时间,则认为一帧消息结 束,进行校验。接收子程序流程见图。在 的波特率下,计算得该间隔时间 约为 关串口中断 CRC校验 接收一个字符 帧数据完成 启动定时器 判断标志位 查询串口及定时器标志位 图单帧数据接收流程图 另外,下位机 的通讯程序编程时还须注意以卜问题:() 触摸屏存 储数据单元为宇(),发送数据时首先送岀高字节,接收时也默认高字节先接收;() 在 协议下该屏最大读写数据长度为字;()宏指令中设定的地址在往下发送时 中国科技论文在线 会自动减;()该屏同串∏两条读写指令的时间间隔可通过通认延迟设定,最小间隔时 间和波特率有关,经测试,在内并无第二次读写动作(可做为中断的时间上限) 通讯过程 面以电机转速调节为例介绍一次完整的上下位机通讯过程,按下 的转速设定 按钮,输入设定值,点击确认,这将触发宏指令: 该指令的功能是对名为 的设备写入值 (此时键入值为) 数据长度为字(位),地址为比设定值少,按照 协议格式,实际数据串 为: (站号)(功能码) (写入地址) (写入字长)(写入字节长) (转速 (校验码) 按照下位机的程序流程,先接收完整数据帧(通过两字节的间隔判断是否终止),在接 然后进行校验,校验通过则回复: (站号 (功能码) (写入地址) (写入字长)(写入字节长) (校验码) 由于该控制命令是调节电杋转速,时间可能大于,因此淂数据()保存,萓 相应标志位后即垗出中断,在主程序中调用电机调节程序。如果校验异议,则」回复(功 能码加 (站号)(功能码 (写入地址) (写入字长)(写入字节长) (校验码) 再跳出中断,上位机在接受到异议回复时典型处理是重发数据 系统运动控制部分的设计 运动控制部分是以微处理器为主 公司生产的 为从 在实验中实现了各种控制功能。 硬件连接图如图所示 1611 DO CIK D15 D15 4C445鸟 B7A 口 ITRS T ITRST 42 B6 A TDI TDI A3岛B5A5 A2 TMS TIMS WE B4 A 了τ 22RTCK EINTU 但3A RICE13I4ATDO EINT B1 A1AI+2 aTa TDI BUSIN ITAG 4.KURD R1 XDRIVE 76 DRIVE LED 96 ZDRITE IZZUDRIVE LP MC314 和 的硬件连接 中国科技论文在线 考虑到数据总线宽度决定了设备之间一次数据传输的信息量,数据总线的位数越多 次传输的信息量越人,系统的响应时间越短、实时性趁好,本系统中 选择了 位数据总线宽度,即 直接接高电平。 的结构是位字节地址空闻间,即一个 地址空间对应一个字节的数据:而位存储器的结构是位半字地址空间,一个地址空间 对应两个字节的数据,因此 与位的 相连接时就需要将 的 地址线连接到 的地址:处, 的地址线不需要连接。 由于 的信号输入输出电平为 的输入端信号是的 电平 和 需要通过电平转换芯片 进行通信。 系统驱动部分的设计 驱幼部分是由 通过线性驱动器 输出了驱动脉冲,电机驱动器得 到驱动输出脉冲按控制要求驱动了电札,从而实现了机床各轴的速度、位置、插补等零件加 工动作。驱动部分连接图如下图所示 编码器 电机 ECM 下人飞飞下 Limit home close to home 十 Lirnit CW pulse PP/ PLS nlhvITwI nnTP 光电 耦合 电机 光电耦 N2/IN3器和 驱动 合器和AL4KR EC-1/B/2 博=BM_/波器 EMIG EC-A//T rouTe nOuT774LS06 图 和电机驱功器的连接图 由于数控机床的现场比较复杂,噪声干扰和高频干扰都比较大,因此对输入系统的信号, 主要是一些状态信号进行了隔离处理,从而确保了系统能够高稳定、高精度、高速地运转, 保证了系统可以在恶劣的环境中正常、高效的工作 系统功能指标 通过软硬件的结合,本系统实现了以下主要的功能指标: ()实时监控:在驱动操作的任何一个状态,命令指定的位置、实际位置、驱动速度 加减速加速中、定速中、减速中等状态都可以遥过 的状态寄存器( 和)读出,传输到触摸屏上显示,从而实时监控。 )速度控制 可以以较小的误差合成在其频率范围内的任何频率。每根 单独的轴还可以被独立的预置为由线或梯形加减速。对于曲线或梯形加减速驱动,输 出脉冲的频率范围为 。驱动脉冲输出的速度可以在不运行的时候自由改变, ()各种类型的插补:圆弧插补、直线插补、位模式插补和连续插补。其中圆弧插补 中国科技论文在线 和直线插补的插补频率范围为 ,连续插补的最大插补速度为 结语 本数控系统能够实现直线插补、圆弧插补、位模式插补和连续插补等功能,结合各种类 型插补可以加工对精度要求较高的产品。系统的特点是:用触摸屏和芯片取代传统的 札实现人机交流和控制信息传送 相当取代 系统的运动控制卡, 从而简化了系统结构、降低了成木,特别适合于中、小型机械行业的数控改造 参考文献 王传海经济型数控札床的改造及应用煤矿机械 周立功 嵌入式系统基础教程北京:北京航空航天大学出版社 何丽,周利华基丁 控制器的数控机床运动控制系统计算机测量与控制 宋健瞿金平基于 协议的与触摸屏串口通信的实现机电一体化 作者简介 石学雷( ,男,福建华侨大学电工理论与新技术级硕士研究生在读。研究领域为 智能控制与自动化装置 郑力新(),男,博十,教授,华侨大学信息科学与工程学院副院长,福建省自动化 学会常务理事,福建省电源协会常务理事,研究领域为:工业自动化技术,人工智能。

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2019-08-15
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