印刷系统伺服电机定位控制器的研究与设计

摘要

随着科学技术的飞速发展，全球印刷业纷纷着眼于无轴传动技术的研究与应用。无轴技术是指用交流电机驱动的电子轴线取代复杂、传统的机械传动轴。这种系统的驱动和控制，基于精确电子同步数字化的智能伺服电机，依赖精确的且同步控制的智能伺服电机驱动。因此本文对印刷机所需的伺服电机控制器进行了深入研究，从而取代昂贵的三菱产品，大大降低了成本。
　　论文首先阐述了伺服控制器的整体系统设计，其中包括软硬件设计两部分。硬件设计部分主要包括PLC、脉冲输出模块和计数模块的硬件电路设计与实现。其中，硬件电路又包括单片机最小系统电路设计、RS485电路、调试电路、FPGA和DDS电路、隔离电路、光耦电路、以太网电路。软件设计部分包括各模块的交互场景分析和相应软件设计。其中，详细论述了PLC驱动设计的主要原理，其嵌入式软件主要包括主从站H-Modbus通信，配置文件的读取与写入两大部分;脉冲输出模块包括脉冲参数计算，点动脉冲输出停止接口、脉冲输出启动接口和FPGA中断请求处理接口的设计与实现;计数模块主要实现了正交编码接口和中断接口。
　　文章最后进行了系统联调和测试实验，对在PLC主站控制下的主从站交互，脉冲输出模块的脉冲输出以及计数模块的计数准确性进行了测试，并对实验结果进行了分析。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 伺服控制国内外的研究发展现状

1．2．1 伺服控制系统的发展过程

1．2．2 伺服控制系统的发展趋势

1．3 本课题的组织架构

2 系统整体方案设计和设计指标

2．1 伺服电机控制系统

2．1．1 电机

2．1．2 驱动器

2．1．3 增量式编码器

2．2 伺服控制器系统的整体方案设计

2．3 伺服控制器各模块设计指标

2．2．1 PLC模块设计指标

2．2．2 脉冲输出模块设计指标

2．2．3 计数模块设计指标

2．4 本章小结

3 伺服电机控制器IO模块设计

3．1 脉冲输出模块硬件设计

3．1．1 单片机选型

3．1．2 模块总体框图说明

3．1．3 DDS和FPGA电路设计

3．1．4 模块基本电路设计

3．2 脉冲输出模块软件实现

3．2．1 交互场景分析

3．2．2 脉冲输出软件设计

3．2．3 脉冲输出软件实现

3．3 计数模块硬件设计

3．3．1 单片机选型

3．3．2 模块总体框图说明

3．3．3 增量式编码器接口电路

3．4 高速计数模软件设计与实现

3．4．1 交互场景分析

3．4．2 计数模块驱动设计模块划分

3．4．3 正交编码器接口设计与实现

3．4．4 中断接口设计与实现

3．5 本章小结

4 PLC模块设计

4．1 PLC硬件设计

4．1．1 PLC系统方案设计

4．1．2 模块总体框图说明

4．1．3 以太网接口设计

4．1．4 外扩标准总线电路设计

4．2 PLC驱动设计

4．2．1 串口驱动设计

4．2．2 APPFlash驱动设计

4．2．3 SPI驱动设计

4．3 PLC与从站交互的软件设计

4．3．1 PLC使用场景分析

4．3．2 H-Modbus通信

4．3．3 配置文件读取写入

4．4 本章小结

5 系统测试

5．1 测试环境搭建

5．1．1 测试系统组成

5．1．2 PLC态软件介绍

5．2 系统测试

5．2．1 PLC与脉冲输出模块的测试

5．2．2 PLc与计数模块的测试

5．3 本章小结

6 结束语

致谢

参考文献

附录