基于LM628的数控系统的开发与研究

作     者：曾艳琼 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：史文浩

授予年度：2007年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：数控系统 运动控制器 P89C668 LM628 PID 

摘      要：基于PC和Windows操作系统的开放式数控系统(Open CNC)是当前数控技术的研究热点和发展方向。目前市场上已出现了各种具有高速、高精度伺服控制卡的开放式数控系统，但价格比较昂贵。因此，开发一种经济实用的运动控制器软硬件系统对中小型数控系统的发展具有重要意义。 本课题针对轴数不太多的中小型数控系统，开发了一种基于LM628的简易运动控制系统。它由上位机和下位机两部分组成：以Windows操作系统为平台的PC机作上位机;以8位单片机和运动控制专用芯片LM628为核心的交流伺服电机运动控制器作下位机。 本系统采用Visual C++设计上位机管理系统软件，单片机和PC机制订统一的RS232通信协议，应用实时控制系统和C51语言编程技巧等关键技术，实现了硬件初始化、位置伺服控制、常规I／O管理、定时中断、两轴插补运动、运动控制器与IPC的通信、上位机监控整个系统的状况等功能。 下位机运动控制器以P89C668为主处理器，对LM628传送控制指令或从其读取电机的运行状态，从而实现位置伺服控制。设计的主要硬件电路包括：单片机与LM628的接口电路、译码电路、LM628与12位数模转换芯片的接口电路、定时中断电路、编码器脉冲差分接收电路、时钟电路、使能报警电路、常规I／O电路、串口通讯电路、四轴扩展电路等。LM628接收码盘反馈信号，通过内嵌的PID算法，以数字形式给出控制量，经过D／A转化为模拟控制信号给伺服放大器，进而控制电机运行。这种设计减少了电路元器件，部分控制算法由硬件完成，从而减轻了主处理器单片机的控制及实时计算任务，提高了系统的可靠性，且采样频率达341us，控制精度较高，具有较高的性价比。根据实际应用的需要，作者用松下公司的交流伺服电动机MDMA082A1C和驱动器MDDA083A1A，调整PID控制器参数，进行电机运行实验。 而且，运动控制器接收完上位机IPC传送来的全部已编译数控代码后，能脱离IPC独立完成实时控制任务。所以，本文开发的数控系统既可以应用于数控机床加工，也可以应用于自动导航小车的运动控制，适用性好。