基于PROFIBUS-DP的全数字电液轴运动控制器的设计

摘要

电液控制系统是机电液一体化设备中最为常见的自动控制系统。随着电子技术、信息技术的飞速发展，原有的功能简单、控制对象单一的电液控制器已不能满足现代工业企业的需要。作为电液系统中关键部分的运动控制器不但需要向可移植性、可扩展性的方向发展，也需要具有网络化、信息化的特性和开放式的结构体系，使其能够嵌入到工矿企业的整个自动化控制系统中。 现场总线技术作为工业控制网络技术的一种，一直是工业自动化领域的热点。课题以目前广泛应用的DSP处理器为核心控制芯片，采用CPLD搭建相应的数字逻辑接口，设计了一种带有PROFIBUS-DP总线接口的多通道电液轴伺服运动控制器，将DSP微处理器处理电液控制系统的优势应用于企业的现场总线自动化设备系统中。控制器同时还具有串行总线接口、触摸屏人机界面接口等，增强了其在工业应用中作为智能控制设备的信息互联特性。 课题所研发的控制器是以DSP和CPLD为核心控制芯片的电液运动控制器，主要面向电液伺服控制系统。目标是进行电液轴的高精度、高实时性控制，并兼顾多电液轴的协调控制。现场总线通讯、串行总线通讯、触摸式人机界面增加了控制器的使用场合和范围。为使控制系统具备较强的通用性和灵活的控制方式，从系统的功能和硬件结构入手，采用模块化的硬件结构设计，部分数字器件以CPLD替代，使系统的数字器件可重构。为系统将来的硬、软件升级提供了空间，增加了系统的开放性。本控制器可为机电液一体化设备的运动控制数字化提供合理的解决方案及合适的软、硬件开发实验平台。系统以西门子专用协议芯片SPC3来构建控制器的PROFIBUS-DP总线接口，使控制器能以智能从站的形式应用于工业控制网络体系中，扩大了电液控制系统的应用范围。