支持G代码的嵌入式PLC运动控制器的研究

摘要

运动控制技术是驱动新的技术革命和新的产业革命的关键技术。带有运动控制功能的中小型PLC在一些运动控制系统中占有重要的地位。然而,小型PLC在运动控制系统中的应用仅限于点位控制,对于连续轨迹控制还难以实现。数控装置在实现连续轨迹控制方面有其独特的优势,本文研究目的是在嵌入式PLC上实现数控G代码的功能,使嵌入式PLC具有简单的轨迹控制能力。
　　本文介绍了课题来源与研究意义后,对运动控制的基本概念、运动控制器的分类及发展情况作了概述,根据PLC在运动控制系统中的应用现状,提出了在嵌入式平台上开发支持G代码的运动控制器。紧接着对G代码作了深入分析,对实现G代码的关键——插补算法做了分析研究,从理论上推导了本方案中所采取的时间分割插补算法。随后详细论述了G代码在嵌入式PLC平台上实现的原理和实现方法,详细阐述了运动控制器各模块的软硬件设计。支持G代码的运动控制器的实现过程中有2个关键的要点:插补器的设计和脉冲发生器的设计。其中插补器设计中采用粗精两级插补,解决了指令脉冲均匀化的问题;在脉冲发生器的设计中,灵活地运用C8051F040所提供的可编程计数阵列(PCA0),采用软硬件结合的方法实现了指令脉冲的发生。
　　最后,对本文所做的工作进行了总结,对进一步的研究和开发工作提供一些有益的建议。

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1 绪论

1.1课题来源及研究目的意义

1.2文献综述

1.3本文的主要内容及组织结构

2G代码及插补算法

2.1 G代码分析

2.2 插补算法

3 支持G代码的嵌入式PLC的运动控制器体系机构

3.1问题的提出

3.2系统的工作原理

3.3体系结构

4 基于嵌入式PLC的运动控制器硬件设计

4.1嵌入式PLC芯片组介绍

4.2脉冲发生模块硬件设计

4.3嵌入式PLC的运动控制器I/O口的设计

4.4通信口的设计

5 支持G代码的嵌入式PLC运动控制器软件设计

5.1嵌入式PLC的内核

5.2驱动程序开发环境及结构

5.3 G代码在驱动程序中的实现

5.4 基于时间分割法的插补器的设计

5.5 脉冲发生器软件设计

6 总结及展望

6.1工作总结

6.2展望

致谢

参考文献