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第24卷第1期2010年1月山东理工大学学报(自然科学版)Journal of Shandong University of Technology (Natural Science Edition )Vol.24No.1J an.2010收稿日期:2009204229作者简介:姜培昌(1984-),男,硕士研究生.E 2mail :jpc100@文章编号:1672-6197(2010)01-0093-03基于PCI 21750数据采集卡的步进电机控制系统设计姜培昌,卢军霞,赵庆志(山东理工大学机械工程学院,山东淄博255049)摘 要:为了方便可靠地控制步进电机,设计了基于“PC +数据采集控制卡”的系统控制方案.通过VC ++6.0调用数据采集控制卡中的运动函数库,动态改变脉冲频率,控制电动机的转向和转速,实现步进电机的多轴运动控制.实验表明该控制系统能够很好地满足控制要求.关键词:步进电机;数据采集;运动控制中图分类号:TP23文献标识码:ADesign o f step m otor controlling system b ased on d ata acquisition card PCI 21750J IAN G Pei 2chang ,L U J un 2xia ,ZHAO Qing 2zhi(School of Mechanical Engineering ,Shandong University of Technology ,Zibo 255049,China )Abstract :In order to cont rol step motor co nveniently and reliably ,a controlling system based on PC and data acquisition control card was designed.U sing language of VC ++6.0,t he movement f unction library in cont rol 2card can be programmed to change t he f requency of imp ulse contro1t urning and revolution and realize more axels movement of step motor.Experimental result s indi 2cate t hat t his system could meet t he demand of cont rol.K ey w ords :step motor ;data acquisitio n ;movement cont rol 步进电机的控制方式有:单片机系统控制、PL C 控制、专用系统控制和运动控制卡控制.单片机系统成本低,但开发难度大、周期长,适用于大批量产品.PL C 控制适用于运动过程简单、运动轨迹固定的设备.专用控制系统用于专业行业或专用设备,如数控车床、数控铣床.而运动控制卡控制由于计算机的强大功能,具有较强的柔性,可用于运动过程和运动轨迹较复杂的设备[1].本系统采用“PC +数据采集控制卡”,利用V C ++6.0开发该步进电机的运动控制系统,并通过实验验证控制效果.1 PCI 21750数据采集控制卡的原理及应用 PCI 21750是一款功能强大的PCI 总线半长卡,能提供16路隔离数字量输入通道、16路隔离数字量输出通道及一个带输入信号的隔离计数器/定时器.由于带有2500VDC 隔离保护及支持干接点,PCI 21750非常适合需要高电压保护的工业应用场所[2].PCI 21750每个I/O 通道对应PC 机I/O 端口的一位,使得对PCI 21750编程非常方便.该卡还提供了一个计数器或定时器中断,以及两个数字量输入中断,用户可以方便地用软件对它们进行配置.PCI 21750与PC 机构成主从式控制结构,PC 机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作;PCI 21750数据采集控制卡完成运动控制的各种细节,依靠输出的脉冲频率和方向信号控制电动机的升降速和转向,并实时采集限位开关、急停等外设信号实现相应动作.由于驱动器的脱机信号PD 为选用信号,因此,只在一些特殊情况下使用,此端输入一个高电平时,电动机处于无力矩状态;此端为低电平或悬空不接时,此功能无效,电动机可正常运行;若用户不采用此功能,只需将此端悬空即可,本文选择悬空的方案.每块PCI 21750卡有16路隔离数字量输出通道,可控制8轴步进电机(本系统控制6轴步进电机),并支持多卡共用实现多于8个运动轴的控制,且能提供各种运动控制功能.用户可根据控制系统的要求调用PCI 21750运动函数库中的指令函数,开发出满足要求而且成本低廉的多轴运动控制系统.2 步进电机控制系统的硬件设计2.1 数字量输入电路设计数字量输入电路的作用是把外部检测信号反馈给计算机,以便计算机及时响应做出调整,实现步进电机的准确、实时控制.PCI 21750有16路隔离数字量输入通道IDI0～IDI15,两个I/O 通道(IDI0和IDI8)可用来产生硬件中断,用户可以通过中断控制寄存器来选择中断源.数字量输入电路分为干接法和湿接法.干接法是使用导线将输入通道的IDI 接口直接与地连通;湿接法是在输入通道IDI 接口与地之间施加5～48V DC 的电压.特别注意的是,当使用湿接触输入时,如果电源内部阻抗过大(大于5k Ω),就会发生故障.使用一个额定阻值为5k Ω、额定功率为0.5W 的电阻和电压源并联,以免电压源内部电压过大;同时保证不能将电压负端接到隔离输入管脚,以免损坏板卡[2].由于干接法电路设计简单,而且不会因为失误损坏板卡,所以本方案采用干接法,图1为传感器信号读入计算机的电路.图1 传感器信号输入电路2.2 数字量输出电路设计PCI 21750有16路隔离数字量输出通道,每个输出通道都有一个达林顿晶体管,每8个输出通道使用相同的集电器并且为感性负载集成一个抑制二极管.上电、硬件复位或软件复位后,每个输出通道默认输出低电平.在每个输出通道外接5～40V 电压时,输出打开,电流将由外部电压源流入到板卡.通过每个GND 的电源不能超过200mA ,通过使用扩展地端CN5使电流流到外部电压源地端[3].因此,PCI 21750是通过回路把输出通道IDO 与外部电路导通,本质上是持续信号,其外部电路如图2所示.图2 步进电机的控制电路 本方案外接5V 直流电源,当IDO 通道不导通时,图2中A 点的电压为5V ;当IDO 通道导通时,外部5V 电源通过电阻、IDO 通道和地GND 形成回路,此时A 点的电压为0V ,即可为步进电机驱动器提供所需要的脉冲信号.脉冲信号的控制是通过软件来实现的,使用IDO 通断函数进行脉冲信号的发送,其频率根据通断时间间隔控制.COM1是IDO0～IDO7的公共端,组成port0口用来控制步进电机的方向;COM2是IDO8～IDO15的公共端,组成port1口用来控制步进电机的脉冲.方向信号和脉冲信号共同作用于驱动器从而控制步进电机.49山东理工大学学报(自然科学版)2010年 3 步进电机控制系统软件设计使用VC++6.0进行软件开发,可以充分利用其固有资源,从而有效降低软件开发成本、增强软件的维护性并扩大软件的适应范围.本系统采用VC ++6.0为软件开发平台,程序设计步骤如下:1)安装PCI21750驱动 用研华Windows设备驱动接口函数,必须用到Adsapi32.dll,确保研华设备管理器(Advantech Device Manager)已经安装.2)创建工程 从主菜单栏中选择File/New新建应用工程和源文件.定义新工程类型为“Win32 Console Application”,定义平台为“Win32”并指定一个工程文件路径.3)添加头文件和静态库文件 添加研华设备驱动中的Include头文件(Driver.h),在VC++工作区中右键点击Header Files向工程中添加头文件,可以看到头文件中关于变量定义、参数声明和DLL 函数调用等,应用程序中会用到这些定义;同样方法添加Adsapi32.lib,使应用程序目标文件和设备驱动库链接起来.4)添加程序 主要使用到的函数如下:☆L RESUL T DRV_DeviceOpen(ULON G DeviceNum,LON G3Driver Handle);/3通过指定的设备号(DeviceNum)来打开一个已经安装的设备,返回设备句柄Driver Handle以备后续操作.与指定设备相关的所有操作都必须使用指向该设备的句柄(Driver Handle)3/☆L RESUL T DRV_Dio WritePortByte(LON G Driver Handle,L P T_Dio WritePortByte lpDio2 WritePortByte);/3向某个DO端口写一个字节的数据,此函数可以实现多个步进电机同时动作3/L RESUL T DRV_Dio WriteBit(LON GDriver Handle,L P T_Dio WriteBit lpDio Write2 Bit);/3向某个DO(Digital Outp ut)端口(Port)写一个位的数据,实现对单个电机单独控制3/☆L RESUL T DRV_Dio ReadPortByte( LON G Driver Handle,L P T_Dio ReadPortByte lp2 Dio ReadPortByte);/3读取某个DI端口的输入状态.3/☆L RESUL T DRV_DeviceClo se(LON G3 Driver Handle);/3关闭由设备句柄Driver Handle指向的设备,释放为该设备分配的资源.3/4 结束语介绍了PCI21750数据采集控制卡的工作原理及其应用,设计了PCI21750数据采集控制卡输入输出电路,在VC++6.0环境下实现了6轴步进电动机的独立运动和插补运动.实验证明,采用“PC+数据采集控制卡”的方案控制步进电机,具有可靠性好、集成度高、使用方便等优点,并且可以大大缩短系统研制和开发周期,满足用户对步进电机的不同控制要求.参考文献:[1]张明亮,史小路.基于运动控制卡的步进电机随动系统设计[J].机电产品开发与创新,2007,20(1):1382139.[2]孙福珍,左洪福.一种新型步进电机控制系统的设计[J].控制与应用技术,2007,34(6),24225.[3]周志明.基于运动控制卡的步进电机控制系统[J].煤矿机械,2004(3),95297.(编辑:郝秀清)59第1期 姜培昌,等:基于PCI21750数据采集卡的步进电机控制系统设计。
机电工程系基于PLC的步进电机运动控制系统设计专业：测控技术与仪器指导教师：xxx姓名：xxx _______________（2011年5月9日）目录一、步进电机工作原理 (1)1.步进电机简介 (1)2。
步进电机的运转原理及结构 (1)3。
旋转 (1)4。
步进电动机的特征 (2)1）运转需要的三要素：控制器、驱动器、步进电动机 (2)2)运转量与脉冲数的比例关系 (2)3)运转速度与脉冲速度的比例关系 (3)二、西门子S7—200 CPU 224 XP CN (3)三、三相异步电动机DF3A驱动器 (3)1.产品特点 (3)2。
主要技术参数 (3)四、PLC与步进电机驱动器接口原理图 (5)五、PLC控制实例的流程图及梯形图 (6)1。
控制要求 (6)2.流程图 (6)3.梯形图 (7)六、参考文献 (9)七、控制系统设计总结 (9)基于PLC的步进电机运动控制系统设计一、步进电机工作原理1.步进电机简介步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
通俗一点讲：当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（及步进角)。
可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；也可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响,即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角.这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。
使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单2.步进电机的运转原理及结构电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻,其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开.0、1/3て、2/3て，即A与齿1相对齐,B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A’与齿5相对齐，(A’就是A，齿5就是齿1）3.旋转如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用,齿1与A对齐，（转子不受任何力,以下均同）。
基于PLC的步进电机控制系统设计机械电子专业 XXX指导教师 XXX摘要：以德国西门子公司小型可编程逻辑控制器S7—200为中央处理单元，以步进电机作为控制对象。
介绍了PLC的概念原理以与控制的优点，步进电机的概念与工作原理，现状以与发展方向。
PLC 与步进电动机一起结合起来有很高的研究价值与意义。
本文在介绍步进电机控制特点的基础上,重点研究了步进电机的控制策略。
设计了控制系统的硬件方案，并编写了相应的控制流程，测试了实际控制效果，并提出相应的整改措施，达到更加合理高效的目标。
对于使用步进驱动器的步进控制系统，控制器对步进电机的控制关键在于控制脉冲信号的产生。
介绍了使用该控制器产生控制脉冲信号的多种不同实现方法，进而实现对步进电机不同控制方法。
关键词：可编程逻辑控制器；步进电机；控制策略；控制流程The Research Of Stepper Control Method Motor Based OnPLC Student majoring inMachinery and electronics specialtyXXXTutorXXXAbstract：With small Germany Siemens S7-200 programmable logic controller of the central processing unit, with stepping motor as control object. This paper introduces the concept of PLC principle and advantage of the control, the concept and working principle of stepper motor, the current situation and development direction. PLC combined with stepper motor has a high research value and significance. In this paper, based on the introduction to the characteristics of the stepper motor control, step motor control strategies are researched. Design the hardware of the control system scheme, and write the corresponding control process, test the actual control effect, and puts forward the corresponding rectification measures, achieve more reasonable and efficient. For using stepper drive stepper control system, the controller of stepper motor control is the key to control the generation of pulse signal. This paper introduces the control using the controller a variety of different implementation methods of the pulse signal, then the method to realize different control the stepper motor.1 / 23Keywords:Programmable logic controller; Stepping motor; The control strategy; Control the process引言伴随着经济的快速发展，科技的日新月异，产品更新换代周期缩短，生产效率有了更高的要求，特别是计算机技术的广泛的推广和普与，信息产业发挥了它无与伦比的优越性和高效性，其中可编程逻辑器件就有了更多的用武之地。
《基于单片机的步进电机控制系统研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，步进电机在各种自动化设备中得到了广泛的应用。
步进电机控制系统作为其核心部分，其性能的优劣直接影响到设备的运行效率和稳定性。
本文旨在研究基于单片机的步进电机控制系统，通过分析其工作原理、设计方法及控制策略，以提高步进电机控制系统的性能。
二、步进电机及其工作原理步进电机是一种将电机的旋转运动转换为直线运动的装置，具有定位精度高、控制方便等优点。
其工作原理主要是通过改变电机的电流方向，使电机按照设定的方向进行旋转。
步进电机的运动是离散的，每一步的转动角度是固定的，因此可以通过控制电机的步数来精确控制电机的位置。
三、单片机在步进电机控制系统中的应用单片机作为一种微型计算机，具有体积小、功耗低、控制能力强等优点，被广泛应用于各种控制系统中。
在步进电机控制系统中，单片机作为核心控制器，负责接收上位机的指令，对步进电机进行精确的控制。
通过编程，可以实现步进电机的正反转、启动、停止、加速、减速等操作，从而实现对设备的精确控制。
四、基于单片机的步进电机控制系统设计（一）硬件设计基于单片机的步进电机控制系统硬件主要包括单片机、步进电机、驱动器、电源等部分。
其中，单片机是控制系统的核心，负责接收上位机的指令并输出控制信号；步进电机是实现设备运动的关键部分；驱动器负责将单片机的控制信号转换为步进电机能够识别的驱动信号；电源为整个系统提供稳定的供电。
（二）软件设计软件设计是步进电机控制系统的关键部分，主要包括单片机的编程和控制策略的设计。
通过编程，实现单片机的初始化、与上位机的通信、步进电机的控制等功能。
同时，根据设备的实际需求，设计合适的控制策略，如PID控制、开环控制、闭环控制等，以提高设备的控制精度和稳定性。
五、控制策略及优化方法（一）开环控制策略开环控制策略是一种简单的控制方法，它不依赖于反馈信息来调整输出。
在步进电机控制系统中，开环控制策略主要用于粗略的位置控制或速度控制。
《基于单片机的步进电机控制系统研究》篇一一、引言随着科技的不断发展，步进电机在各个领域的应用越来越广泛，如数控机床、自动化设备、机器人等。
为了实现对步进电机的精确控制，本文提出了一种基于单片机的步进电机控制系统。
该系统通过单片机进行控制，具有控制精度高、操作简便、可靠性高等优点。
本文将详细介绍该系统的设计思路、实现方法及实验结果。
二、系统设计1. 硬件设计本系统主要由单片机、步进电机、驱动器、电源等部分组成。
其中，单片机作为控制核心，负责接收上位机指令，并输出控制信号给步进电机驱动器。
步进电机驱动器将电信号转换为步进电机能够识别的脉冲信号，从而实现电机的运动控制。
2. 软件设计本系统的软件设计主要包括单片机程序的编写及上位机界面的开发。
单片机程序负责接收上位机指令，解析指令并生成控制脉冲信号，实现对步进电机的控制。
上位机界面则用于实现人机交互，方便用户设置步进电机的运动参数。
三、实现方法1. 单片机选型及电路设计本系统选用一款性能稳定、价格适中的单片机作为控制核心。
根据单片机的引脚分布及功能需求，设计合理的电路布局，确保单片机能够正常工作。
2. 步进电机驱动器设计步进电机驱动器是连接单片机与步进电机的重要部件，其性能直接影响到步进电机的运动精度和稳定性。
本系统采用一款高性能的步进电机驱动器，通过脉冲信号控制电机的运动。
3. 软件编程及调试单片机程序的编写采用C语言，通过编写相应的函数和算法，实现对步进电机的精确控制。
在程序编写完成后，进行调试和优化，确保系统能够稳定、可靠地运行。
四、实验结果与分析1. 实验结果本系统经过多次实验验证，结果表明：基于单片机的步进电机控制系统具有控制精度高、操作简便、可靠性高等优点。
在各种工况下，系统均能实现步进电机的精确控制，满足实际需求。
2. 数据分析与处理通过对实验数据的收集与处理，我们可以得出以下结论：本系统的控制精度高，能够满足高精度运动控制的需求；操作简便，用户只需通过上位机界面设置运动参数即可；可靠性高，系统能够在各种工况下稳定、可靠地运行。
一种基于运动控制卡的步进电机控制系统1 引言运动控制系统的上位控制方案一般有单片机系统、专业运动控制PLC、专用控制系统和PC＋运动控制卡。
采用单片机系统实现运动控制，成本较低，但开发难度较大，周期长。
这种方案一般适用于产品批量较大、控制系统功能简单、有单片机系统开发经验的用户。
许多品牌的PLC 都可选配定位控制模块，有些PLC 的CPU 单元本身就具有运动控制功能，如松下公司的FP0。
这种方案一般适用于运动过程比较简单、运动轨迹固定的设备，如送料器、自动焊机等。
专用控制系统一般是针对专用设备或专用行业，比如西门子公司的车床数控系统和铣床数控系统等。
PC＋运动控制卡的方案随着PC 的普及用得越来越多，将是运动控制系统的主要发展趋势。
这种方案可充分利用计算机资源，用于运动过程、机械轨迹都比较复杂，而且柔性比较强的机器设备，比如目前很热门的开放式数控系统大多采用这种方案。
本文介绍的控制系统采用的就是PC＋运动控制卡方案，这是本文的主要内容。
2 系统组成及硬件介绍图1 示出本系统的硬件组成框图。
其中采用德国百格拉三相混合式步进电机(VRDM3910/LHA)及其配套驱动器(D921)。
控制卡是成都步进机电有限公司生产的MPC02 型运动控制卡。
2.1 驱动器面板及其功能设置图2 是D921 型驱动器的面板配置及功能。
功能选择：STEP1、STEP2 设置电机每转步数；所有输入信号均为光耦输入。
2.2 运动控制卡的结构MPC02 型运动控制卡的结构如图3 所示。
该卡插在PC 的PCI 扩展槽内使用；MPC02 卡完成运动控制的所有细节，包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位信号的检测等。
它采用先进的专用控制集成电路，具有梯形及S 形升降速度曲线。
使用68 芯。
基于运动控制卡的四关节机械手臂控制系统设计一、绪论机器人技术是现代制造业不可或缺的一项技术。
本文基于运动控制卡的四关节机械手臂控制系统设计，旨在为实现机械手臂自动化控制提供可行性方案。
二、系统设计1. 系统硬件设计本系统所需的硬件主要包括四关节机械手臂、运动控制卡、步进电机和电源等。
其中，四关节机械手臂是负责完成各种工业自动化任务的主体，步进电机则是实现机械手臂动作的技术支撑，而运动控制卡则是机械手臂的数字控制核心。
具体设计如下：（1）机械手臂方案设计本系统中采用的机械手臂为四关节机械手臂，具有控制灵活、可靠性高、精度高等特点。
关节采用电机驱动，能够在不同工作场景下自由调整角度，实现不同的物体抓取、移动等功能。
（2）步进电机方案设计步进电机是一种精度高、可靠性好的电机类型，特别适合用于机器人控制系统中。
本系统中采用的步进电机二相四线式，具有卓越的控制性能，用于实现机械手臂各关节电机的控制。
（3）运动控制卡方案设计运动控制卡主要负责机械手臂的数字化精确控制，本系统中选择采用PLC型控制卡，能够更好地控制机械臂的位置、速度、加速度等。
（4）电源及配件方案设计本系统采用的电源功率为24VDC，适用于各组件电压要求，同时提供相应的配件，如闸刀、接触器、熔断器、告警灯等，以确保系统稳定性、可靠性和安全性。
2. 系统软件设计本系统采用Visual C++和PLC编程软件S7-200为开发工具，主要功能设计如下：（1）运动控制程序设计运动控制程序应具有良好的实时性和稳定性，应能够实现机械手臂的控制命令，包括位置、速度、加速度等。
程序开发需要嵌入PLC软件中进行。
（2）图形化界面设计图形化界面应当直观、简单易操作，并能够实时显示机械臂的动态，以及控制参数的变化情况。
程序开发可以采用MFC框架实现。
三、总结本文基于运动控制卡的四关节机械手臂控制系统设计，提出了系统硬件和软件设计的相关方案。
该系统设计方案能够实现机械手臂的自动化控制，具有较高的准确度和可靠性，为工业自动化生产提供了一种可行技术方案。
《基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的不断发展，步进电机控制系统在各个领域的应用越来越广泛。
步进电机控制系统是一种通过单片机控制步进电机运动速度和方向的装置，具有精度高、控制方便等优点。
本文将介绍基于单片机的步进电机控制系统的设计与实现，包括系统设计、硬件设计、软件设计以及系统测试等方面。
二、系统设计步进电机控制系统主要由单片机、步进电机、驱动器等组成。
其中，单片机是控制系统的核心，负责控制步进电机的运动方向和速度。
系统的设计主要基于实际应用需求，根据需要确定系统功能，例如设置合适的运行模式和功能，以便更方便地操作和控制步进电机。
在系统设计中，需要注意几个关键问题：首先是确保控制精度，需要保证单片机的运算速度和准确性；其次是提高系统的可靠性，通过采用一些防护措施和稳定的技术来提高系统的稳定性和可靠性；最后是提高系统的灵活性，使系统能够适应不同的应用场景和需求。
三、硬件设计硬件设计是步进电机控制系统的关键环节之一。
在设计时，需要考虑单片机与步进电机之间的连接方式、电源电路、信号处理电路等。
其中，单片机与步进电机之间的连接方式需要选择合适的接口电路，以确保信号传输的稳定性和准确性。
此外，还需要考虑电源电路的设计，以确保系统能够正常工作并具有足够的稳定性。
在硬件设计中，还需要注意以下几点：首先是选择合适的元器件和材料，以确保硬件的质量和性能；其次是进行充分的测试和验证，以确保硬件的可靠性和稳定性；最后是考虑系统的可扩展性，为未来的升级和维护提供便利。
四、软件设计软件设计是步进电机控制系统的另一关键环节。
在软件设计中，需要根据系统需求和硬件配置编写相应的程序代码。
其中，程序代码需要具有高效性、稳定性和可读性等特点。
同时，还需要根据不同的应用场景和需求编写不同的控制算法和程序模块。
在软件设计中，需要注意以下几点：首先是确保程序的正确性和稳定性，通过进行充分的测试和验证来确保程序的可靠性和准确性；其次是优化程序的性能，以提高程序的运行速度和响应速度；最后是考虑程序的易用性和可维护性，以便于后续的升级和维护。
《基于单片机的步进电机控制系统研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，步进电机因其精准、可靠的运动控制能力，在许多领域中得到了广泛的应用。
特别是在精密机械设备、数控机床、机器人等需要精确位置控制与高稳定性运行的场景中，步进电机的重要性尤为突出。
因此，开发一个基于单片机的步进电机控制系统具有重要的实际意义。
本文旨在研究并实现一种基于单片机的步进电机控制系统，提高步进电机的运行效率和精确度。
二、步进电机控制系统的原理及构成步进电机控制系统主要包括硬件和软件两个部分。
硬件部分包括步进电机、单片机以及与之相连的电源电路、控制电路等；软件部分则是基于单片机的程序代码，实现步进电机的精确控制。
步进电机的工作原理是：通过改变电机的电流方向和大小，使电机按照设定的方向和速度进行旋转。
单片机作为控制核心，通过控制电路对步进电机的电流进行精确控制，从而实现步进电机的精确运动。
三、基于单片机的步进电机控制系统设计1. 硬件设计硬件设计主要包括单片机选择、电源电路设计、控制电路设计等。
单片机选择要考虑其性能、功耗、价格等因素，一般选择具有高集成度、低功耗、高可靠性的单片机。
电源电路要保证稳定的供电电压，以满足步进电机的工作需求。
控制电路要实现单片机与步进电机的连接，将单片机的控制信号传递给步进电机。
2. 软件设计软件设计主要是基于单片机的编程。
编程语言一般选用C语言或汇编语言，实现步进电机的启动、停止、加速、减速等功能的精确控制。
同时，还要考虑程序的抗干扰性和稳定性，保证步进电机在各种环境下的正常运行。
四、控制系统实现及性能分析在完成硬件和软件设计后，我们就可以进行步进电机控制系统的实现。
通过编写程序，实现步进电机的各种运动功能。
同时，我们还需要对系统的性能进行分析，包括运动精度、运行速度、稳定性等方面。
通过实验测试，我们发现该系统具有较高的运动精度和稳定性，能够满足各种场景下的应用需求。
五、结论及展望本文研究了基于单片机的步进电机控制系统，实现了步进电机的精确控制。
文章编号:1003-0794(2004)03-0095-03基于运动控制卡的步进电机控制系统周志明(同济大学中德学院,上海200092)摘要:设计了步进电机的控制系统。
该系统中通过运动控制卡产生脉冲和方向信号。
通过用Microsoft Visual Basic 编辑界面程序,调用控制卡中的运动函数库,动态改变脉冲频率,控制电机的转向和转速,从而在开环控制状态下实现对步进电机的控制。
这既提高了实时性和快速性,又方便实用。
关键词:步进电机;运动控制卡;开环控制中图号:TP23文献标识码:A1 引言运动控制系统的上位控制方案一般有单片机系统、专业运动控制PLC 、专用控制系统和 PC +运动控制卡 。
采用单片机系统来实现运动控制,成本较低,但开发难度较大,周期长。
这种方案一般适用于产品批量较大、控制系统功能较简单、有单片机系统开发经验的用户。
许多品牌的PLC 都可选配定位控制模块,有些PLC 的CPU 单元本身就具有运动控制功能(如松下FP0)。
这种方案一般适用于运动过程比较简单、运动轨迹固定的设备,如送料器、自动焊机等。
专用控制系统一般是针对专用设备或专用行业,比如西门子的车床数控系统。
铣床数控系统等。
PC +运动控制卡 的方案随着PC (Personal Computer)的普及越来越多,将是运动控制系统一个主要的发展趋势。
这种方案可充分利用计算机资源,用于运动过程、机械轨迹都比较复杂,而且柔性比较强的机器设备。
比如目前很热门的开放式数控系统大多采用了这种方案。
本文介绍的控制系统采用的就是 PC+运动控制卡 方案,这也是本文的主要内容。
(3)程序的几点说明程序有2种执行方式:当转换开关扳到自动开关位置时,执行自动循环方式,即喷完一个零件后接着喷下一个零件;当转换开关扳到单循环开关位置时,执行单循环方式,即喷完一个零件后就停下,需再次按下起动按钮才能喷第2个零件。
夹紧和松开零件都需要有一定时间,T1、T2分别是夹紧和松开零件的时间定时器,定时时间可调整,这里设为5s 。
喷枪上、下移动1次后,零件转动1/3周,计时1次,C1为计时器。
当计时数为3时,一个零件就全部喷完。
零件每次转动的角度也可根据零件具体情况自行调整。
4 结语由于喷漆作业工作环境恶劣,采用PLC 对喷漆系统进行自动控制,操作方便、生产效率高、产品质量好,还可大大地减轻工人劳动强度及环境对人体的危害。
PLC 有较高的可靠性和较强的抗干扰能力,其编程较为简单,而且功能容易扩展,对从事该行业的其他喷漆作业有一定的参考价值。
参考文献:[1]王也仿 可编程控制器应用技术[M ] 北京:机械工业出版社,2002.作者简介:夏静(1965-),女,江苏连云港人,讲师,毕业于扬州大学机制及自动化专业,在读研究生,现主要从事机电一体化、自动控制等方面的教学与研究工作.Tel:0518 *******,E -mail:xj yhq @.收稿日期:2003-12-11The PLC control system of a sm all -demesne parts spraying -paint processXIA Jing ,HAN Fu _shan(Donggang University Huaihai Institute of Technology,Lianyungang 222069,China)Abstract :It is aimes at spraying paint process s labor intensity greatly.Productivity is lower,and the quality is not easily guarantied and it does harm to the human body.Proposes that use the PLC s control syste m to control the spraying-paint process.Analyzes this automatic control system s situation on the spot,and programmes it s stepping function chart.Key words :spraying-paint manufacture;progra mmable controller(PLC);stepping function chart95 2004年第3期 煤 矿 机 械2 系统组成及硬件介绍图1即为本系统的硬件组成框图。
采用了德国百格拉三相混合式步进电机VRDM3910/LHA 及其配套驱动器D921。
控制卡使用的是成都步进机电有限公司生产的MPC02运动控制卡。
下面是一些硬件的介绍。
图1 硬件组成框图Fig .1 Hardware form chart(1)驱动器D921的面板图及其功能设置如见图2所示。
图2 D921的面板图Fig .2 Face _plate diagram of D921(2)运动控制卡MPC02的结构示意图如图3所示。
图3 MPC02结构示意图Fig .3 Structure diagram of MPC02该卡插在PC 机PCI 扩展槽内使用;MPC02卡完成运动控制的所有细节(包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位信号的检测等等)。
它采用先进的专用控制芯片,具有梯形及S 形升降速曲线。
使用68芯SISC 接口,外接线可采用屏蔽线缆,以提高控制卡的抗干扰能力。
其信号接口定义如下:脉冲量信号 脉冲/方向(编号17~28);编码器反馈(35~52);光隔电源(29、30)。
开关量信号 限位(55、56、60、61、65、66);减速(53、54、58、59、63、64);原点(57、62、67);伺服使能(9、11、13);偏差清零(10、12、14);外部报警(68);通用输入(31~34);通用输出(1~8);光隔电源(15、16)。
3 运动控制系统的软件开发3.1 控制卡的软件介绍(1)在函数库中使用的单位和函数返回值通常约定如下:单位 位移或距离的单位为P(Pulse),即脉冲数;速度的单位是PPS(Pulse/sec),即脉冲 s;加速度和减速度的单位是PPSS(Pulse/sec 2),即脉冲 s 2。
函数返回值 运动库中的大多数函数是整型函数,它们的返回意义如下:0 函数执行正确;-1 函数执行错误。
(2)在函数库中使用的函数有如下几种:控制卡和轴设置函数、独立运动和插补运动函数、制动函数、位置和状态的设置和查询函数、I/O 口操作函数、错误代码函数和一些其他函数。
这些函数实现的运动有6种基本类型:conpmove 以常速移动指定距离(见图4(a)):fastpmove 以梯形速度移动指定距离(见图4(b));con vmove 以指定的常速连续运动(见图4(c));fast vmove 加速后保持在指定高速的连续运动(见图4(d));con hmove 以常速运动到原点(见图4(e)):fast hmove 加速后快速移至原点位置(见图4(f))。
图4 运动基本类型F ig .4 Motion basic type带有升/降速控制的运动函数称之为快速(fast)运动函数,如:fast_pmove,fast_vmove 和fast_hmove,而常速运动函数则称之为常速(con)运动函数,如c on_pmove,con_vmove,con_hmove 。
3.2 软件程序框图软件程序框图如图5所示。
96 基于运动控制卡的步进电机控制系统 周志明 2004年第3期文章编号:1003-0794(2004)03-0097-02一种新型迁车台郭铁桥(华北电力大学机械工程学院,河北保定071003)摘要:分析了折返式翻车机卸车线中的迁车台上的导轨与地面基础上的导轨对不准的原因,从控制系统和结构两方面提出了改进措施。
实践表明,改进后的迁车台对轨准确、运行可靠。
关键词:翻车机卸车线;迁车台;对轨中图号:TH237文献标识码:B1 前言翻车机是一种大型高效率的机械化卸车设备,适用于洗煤厂、冶金厂、火力发电厂和港口等大中型企业翻卸铁路敞车所装载的煤炭、矿石和精矿等散状物料。
它具有卸车能力大、设备简单、维修方便、工作可靠、节约能源、无损车辆和占地少等优点。
翻车机必须配辅助设备才能完成卸车作业,翻车机与辅助设备构成翻车机卸车线。
翻车机卸车线有贯通式和折返式2种,折返式卸车线布置紧凑、占地少。
典型的折返式卸车线如图1所示。
其工作程序是:(1)拨车机牵引重列车前进到第1辆车的4个轮对全部位于摘钩平台上后停止;(2)摘钩平台一端升起实现摘钩; (3)拨车机将从重列车上摘下的车厢牵入翻车机中,摘钩并抬臂后返回,再牵引重车,将车厢牵入翻车机的同时可将翻车机中的空车推到迁车台上;(4)翻车机翻卸的同时,迁车台向空车线移动,直到迁车台上的导轨与地面基础上的导轨对准后停止;(5)空车推车机将迁车台上的空车推到空车线上。
图1 折返式卸车线Fig.1 Folding type unload line1 夹轮器2 拨车机3 翻车机4 迁车台 5空车推车机图5 控制系统的程序流程图F ig.5 Procedure chart o f control system运动参数设定包括轴号、初速度、最高速度、加速度和移动距离等;运动控制程序包括急停、缓停、清零、常速和快速等;控制效果显示包括位置和速度等。
程序略。
4 结语以专用运动控制芯片为主控芯片的运动控制卡,其运动控制功能由硬件电路实现,集成度高,可靠性比较好;它只需从微机接收控制命令,然后自己完成与运动有关的控制,几乎不占用微机CPU时间,而且使用非常方便,不仅可以大大地缩短研制和开发周期,还能实现更完善的运动控制系统,能够满足对步进电机的控制要求。
参考文献:[1]宋伟,吴建国,等.中文Vis ual Basic6.0高级编程[M].北京:清华大学出版社,1999.[2]刘宝延,程树康,等.步进电动机及其驱动控制系统[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997.作者简介:周志明(1978-),辽宁沈阳人,2001年毕业于郑州纺织工学院电气自动化专业,现在同济大学读硕士收稿日期:2003-12-25Step_by_step motor control system based on motion control cardZHOU Zhi_ming(Zhongde College of Tongji University,Shanghai200092,China)Abstract:A control syste m of step-motor is designed in the paper.In the syste m signals of pulse and direction are pro-duced through control-card.We can progra m the interface in Visual Basic Langua ge,use movement function library in control-card,and alter pulse frequency dynamicly,c ontrol the direction and the velocity of the motor,so that we can rea-l ize the control to step-motor in opening loop state.It not only enhance the real time property and the speediness proper-ty,but also is convenient and applied.Key words:step-motor;movement control-card;opening loop c ontrol972004年第3期 煤 矿 机 械。
